AD端口的漏电流

一、前言

  这块电流与电压控制板上有一个开关恒流源。在之前对此进行过测试。通过软件闭环，形成恒流输出。这是它的功率PWM 功率输出部分，现在核心控制MCU 使用的是 STM32F373。下面对该恒流源电路进行硬件和软件调试。

AD\XQWF\2024\CLDesign\Ver5\CL

ARM\Keil\STM32\Test\2024\June\XQWFCLF373\MDK

二、调试的结果

1、PWM基本特性

  首先测试一下 PWM输出的基本特性。设置此时PWM占空比为50%。可以测量此时PWM输出波形，频率为 143.7kHz，这是 72MHz的系统视频频率经过 501 分频之后的频率。黄色波形是输出滤波电感之前的方波，青色波形是滤波电感之后的电压波形。负载电阻为 25欧姆的功率电阻，电流采样电阻为 5欧姆的标准电阻。电流采样电压为 0.927V。这个电压的产生，和电源电压，PWM占空比，负载电阻、采样电阻、分压比有关系。按照现在测试，采样电压应该为 1V，大于实际测量的 0.927V。这是因为，PWM 波形虽然是 50% ，但实际上输出有死区，输出的电压只有 11.3V。由此，测量了PWM输出的基本特性。

  ●  PWM基本参数：
   频率：143.7kHz=72MHz/501
   ARR：500

  设置PWM从 0% 到99% 变化，对应的 单片机中的 CCR 数值从 0 到499 变化。测量对应的电流采样电压。查看不同的PWM的占空比下的输出电流。整体上呈现非常完美的线性关系。在开始的部分，有一点非线性，这可能是单片机AD输入端口漏电流在输入电阻上的电压，在占空比比较大的时候，也出现了较大的失真，具体原因不详。

2、PWM零点

  PWM 零点对于测量非常关键。电流采样电压经过 R13，R14分压。输入到单片机的ADC端口。为什么会出现偏压 ，要么是D11 漏电流所致，要么是从 单片机模拟端口输出的漏电流产生的电压。如果将分压电阻从 10k欧姆 降低到 510欧姆，也许就可以减少因为单片机的输出电流造成的零点偏移。的确，修改成 510欧姆之后，比起之前的 73mV的偏压，现在降低到3.48mV。这个偏压的确与分压电阻有关系。那么，下面还需要对单片机的漏电流进行排查。

  重新测试PWM的占空比与分压后的电压。可以看到前面还是有非线性的情况。如果直接测量电流采样电阻上的电压与分压后的电压，他们之间是线性关系。只是这个线性关系不通过 原点。这个偏移是因为单片机 AD 端口的漏电流在分压电阻上产生的。

  这里给出了不同PWM输出的情况下，在采样电阻上的电压与 单片机的 Sigma Delta ADC 读取的数值，可以看到他们是线性的。中间的这些变化，估计是测量时，电压探针接触不良造成的。

※ 总  结 ※

  本文记录了对PWM 电流控制板的调试过程。测量的输出PWM 波形的基本特征，频率为 143kHz。输出的电流通过分压之后到单片机的AD端口。发现，单片机的 AD端口会有反向输出漏电流。造成电压零点的漂移。这个可以通过减少输入电阻减少零点漂移。不过，这个电压是叠加在待测量电压基础上，可以通过后期矫正来消除单片机 AD 漏电流的影响。今天的调试工作就到这里了。