一、AD8410AWBRZ芯片开箱
AD8410AWBRZ专用电流检测放大器,高带宽、高共模抑制比的,支持高压采样,可广泛应用于电机电流采集等工控场景。下面是从得捷采购的芯片和嘉立创打样的PCB。

由于官方 Eval 板成本过高,基于AD8410A官方评估板原理图,自主完成Demo板电路移植、PCB布局设计,并通过立创平台完成打板与实物焊接工作。Eval原理图如下;

移植后Demo板原理图如下:

PCBLayout 如下:

立创打板,实物焊接完成:

整套自研硬件方案可满足后续电流采样性能验证、两种采样方式对比测试的全部实验需求,为后续实测验证搭建了可靠的硬件基础。
三、两种电流采样方案原理与过程分析
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AD8410A 相电流采样原理:通过外置采样电阻 / PCB 铜皮把相电流转为差分电压,经 AD8410A 放大并叠加内部 1.65V 偏置,实现双向电流检测,信号经 RC 滤波送入 MCU‑ADC,适配 H 桥有刷电机。
下桥 MOS 内阻采样原理:无需功率采样电阻,利用两路 TP2582‑VR,复用下桥 MOS 的(R_{ds(on)}),将 MOS 导通压降经运放放大、叠加偏置,二极管做输入保护;仅下桥 MOS 导通时有效,只能检测单向电流。
3.2 采样工作过程
有刷电机H桥由PWM信号驱动,电机为感性负载,电流无法突变,工作过程中电流波形始终呈现周期性三角波变化。

-50A至+50A;反向运行时,电流区间为+50A至-
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AD8410A相电流采样下桥MOS内阻采样(TP2582-VR)
| 外围电路 | 需外置采样电阻或利用PCB铜皮;采用专用电流检测放大器,电路结构简洁,外围配置简单 | 无需功率采样电阻,复用MOS管导通内阻;需搭建两路运放电路,共模电压低,输入端需增设钳位保护,电路负载度更高、结构更复杂 |
| 运放参数性能 | 专用差分检流放大器,内置反馈电阻,采样精度高;高共模耐压,自带PWM去毛刺锁存功能,抗干扰基础好 | 采用通用运放,共模耐压能力弱;无内置去毛刺结构,必须依赖外部RC滤波电路降噪,硬件容错性低 |
| 采样方式 | 差分偏置放大模式,噪声抑制能力优异;可实时采集正向、反向双向电流,信号完整性高 | 同相偏置放大模式,电流方向性适配差;正向、反向电流需独立电路分别采集,硬件成本更高 |
| 采样时序 | PWM完整周期内可全程采样,芯片可自动屏蔽开关边沿尖峰干扰,MCU可在PWM平稳段精准采集数据 | 仅下桥MOS导通窗口期可采样,上管导通时无有效信号,采样窗口狭窄,数据采集时效性受限 |
| 电流方向 | 支持双向正负相电流全覆盖检测,适配电机正转、反转、制动全工况 | 仅支持单向电流检测,只能采集下管导通方向的电流,无法适配双向工况检测需求 |
| 噪声抑制 | 内置PWM瞬态抑制功能,抗共模电压跳变能力强,采样波形平稳,误差极小 | 仅依靠外部RC滤波降噪,对PWM开关尖峰、电路振铃干扰抑制效果差;且MOS管Rds(on) |
本次测试以 24V/90A 搬运车有刷电机控制器为平台(原厂为下桥 MOS 内阻采样),把 AD8410AWBRZ 自研 Demo 板采样电阻串入电机相线;示波器同步采集 AD8410A、下桥 MOS 内阻采样输出,配合电流探头获取真实相电流,设置 60A 触发,完成电机正、反向工况下的波形对比测试
4.1电气接线图

4.2环境搭建
按照电气接线图进行实物测试环境搭建,然后进行测试和相电流波形采样对比;示波器设置60A触发;

4.3 试验波形收集
相电流由M1流向M2时,红色波形是电流钳直接采集到的相电流;蓝色波形是下桥 MOS 内阻采样输出M2_M;紫色是AD8410A相电流采样输出;

展开图如下:电流探头采集的真实相电流为标准三角波;下桥MOS内阻采样波形存在明显开关干扰噪声,波形畸变严重;AD8410A采样波形经RC滤波后平滑规整,与真实电流变化趋势高度契合,信号质量优异。整体电流趋势与分析一致。

相电流由M2流向M1时,红色波形是电流钳直接采集到的相电流;蓝色波形是下桥 MOS 内阻采样输出M2_M;紫色是AD8410A相电流采样输出;

展开图如下:下桥MOS内阻采样信号呈现续流方波形态,无法还原真实电流的三角波变化规律;而AD8410A采样波形依旧能够精准跟随相电流动态变化,双向工况下采样稳定性、真实性均优于MOS内阻采样方案。

本文从原理、硬件、实测三方面对比了 AD8410A 相电流采样与下桥 MOS 内阻采样。
AD8410A 采用专用电流检测芯片,电路简单,支持 PWM 全周期双向电流采样,内置降噪去毛刺,不受温度漂移影响,波形还原度高,可覆盖电机正转、反转、制动全部工况,采样精度与稳定性优异。
下桥 MOS 内阻采样复用 MOS 管\(R_{ds(on)}\),省去功率采样电阻,物料成本更低;但只能采集单向电流,采样窗口受限,抗干扰差,受 MOS 管温度漂移影响,波形噪声大、易畸变,不适合高精度控制。
二者适用场景区分清晰:对成本敏感、性能要求不高的简易电机项目,可采用 MOS 内阻采样;工业场合追求高精度、全工况可靠采样时,优先选用 AD8410A 方案。
下桥MOS内阻采样具有严格的时序局限性:电机正向输出时,下桥G7持续导通,M2_M采样信号有效;反向输出时,下桥G6持续导通,M1_M采样信号有效;电机制动工况下,M1_M与M2_M信号同时有效且相位相反。仅下桥MOS导通窗口期可完成采样,上管导通阶段无有效采样信号。
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