CN105024620B - 一种消除输出漏电流的电机驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种测量电路来测量LC滤波电路中经过C的漏电流，经过采样与放大后把漏电流信号反馈到前级Vset电路中的驱动电路。该消除输出漏电流的电机驱动电路包括依次连接前级输入电路、PWM输出电路、整流电路，输出滤波电路，以及反馈电路。该反馈电路设置于输出滤波电路和该前级输入电路之间，反馈电路包括漏电流采样电路与信号放大电路，用于采样该输出滤波电路的漏电流并将该漏电流反馈至该前级输入电路。
Description
技术领域
本发明涉及一种高精度电机制造及控制技术领域，尤其涉及一种消除输出漏电流的电机驱动电路。
背景技术
为了提高输出精度，在高精度的电机驱动电路板输出电路中经常使用LC滤波电路。如图1中所示，图1中的LC滤波电路主要是为了滤除一些特定频率的噪声与干扰，但是由于LC或者RC电路中电容C的存在造成了有微小漏电流从C流过，而且漏电流大小与输出电流频率以及电流值大小有关，由于漏电流在不同时刻数值不一致并且无法忽略。
发明内容
为了解决因为LC滤波电路中因为电容C漏电流的问题，本发明提供一种消除输出漏电流的电机驱动电路。
为了实现上述发明目的，本发明公开一种测量电路来测量LC滤波电路中经过电容C的漏电流，经过采样与放大后把漏电流信号反馈到前级Vset电路中的驱动电路。该消除输出漏电流的电机驱动电路包括依次连接的前级输入电路、PWM(脉宽调制)输出电路、整流电路、输出滤波电路以及反馈电路，反馈电路设置在该输出滤波电路和该前级输入电路之间，反馈电路包括漏电流采样电路与信号放大电路，用于采样该输出滤波电路的漏电流并将该漏电流反馈至该前级输入电路。
更进一步地，该漏电流采样电路包括第一采样电阻和第二采样电阻，该第一采样电阻连接该输出滤波电路的第一滤波电路，该第二采样电阻连接该输出滤波电路的第二滤波电路。
更进一步地，第一采样电阻和第二采样电阻可以是单独的电阻，也可以是几个电阻的组合。
第一采样电阻与输出滤波电路的第一电容串联，第二采样电阻与输出滤波电路的第二电容串联，第一电容和第二电容可以是单独的电容，也可以是几个电容的组合。
更进一步地，该漏电流采样电路还包括第一限流电阻和第二限流电阻，该第一限流电阻连接该输出滤波电路的第一滤波电路，该第二限流电阻连接该输出滤波电路的第二滤波电路。
更进一步地，该信号放大电路与该漏电流采样电路的输出端连接，该信号放大电路依次包括差分信号采集放大电路和信号放大器，该信号放大电路的输出端与该前级输入电路的输入端连接。
更进一步地，所述反馈电路与前级输入电路组成负反馈回路，前级输入电路的输入电压值与反馈电路的输出电压值极性相反。
与现有技术相比较，本发明所提供的消除输出漏电流的电机驱动电路能将输出电流精度提高至少10倍以上，同时能量化漏电流的大小还能解决由于LC滤波电路引入的漏电流的问题。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1是现有技术中所使用的电机驱动电路板输出电路图；
图2是本发明所涉及的电机驱动电路板输出电路图；
图3是本发明提出的一种解决电机功率放大板输出漏电流的实施例的电路图；
图4是本发明所涉及的电机驱动电路板电路框图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
如图2和图4所示，图2是本发明所涉及的电机驱动电路板输出电路图，图4是本发明所涉及的电机驱动电路板电路框图。该电机驱动电路主要包括整流电路403、输出滤波电路404、前级输入电路401、PWM输出电路402、反馈电路405。反馈电路405设置在输出滤波电路404和输入电路401之间。
整流电路403为H桥整流电路，包括四个MOSFET晶体管M1、M2、M3以及M4。四个MOSFET晶体管M1、M2、M3以及M4和上桥臂公共端电压Volt_H, 下桥臂公共端电压Volt_L组成H桥整流电路。输出滤波电路404包括由第一电感L1、第一电容C1组成的第一滤波电路，第二电感L2、第二电容C2组成的第二滤波电路。前级输入电路401包括四个电阻Ra、Rb，Rc、Rd，和运算放大器Aa1。PWM输出电路402进行信号脉宽调制。反馈电路405包括漏电流采样电路与信号放大电路，其中漏电流采样电路包括第一采样电阻R1，第二采样电阻R2，第一限流电阻R3，第二限流电阻R4，信号放大电路包括差分信号采集放大电路A2和信号放大器A3。第一采样电阻R1与输出滤波电路的第一电容C1串联，第二采样电阻R2与输出滤波电路的第二电容C2串联。第一采样电阻和第二采样电阻可以是单独的电阻，也可以是几个电阻的组合。第一电容C1和第二电容C2可以是单独的电容，也可以是几个电容的组合。
前级输入电路401可以是加法器输入电路，也可以是减法器输入电路。反馈电路与输入电路组成负反馈回路，输入电路的输入电压值与反馈电路的输出电压值极性相反。
下面结合附图进一步说明本发明的实施例：
图3为本发明提出的一种解决电机功率放大板输出漏电流的实施例。第一电感L1和第二电感L2、第一电容C1和第二电容C2为输出滤波电路的滤波组件，第一采样电阻R1、第二采样电阻R2分别为一个与第一电容C1和第二电容C2串联的采样电阻，R3与R4为采样电路输入端的限流电阻。信号放大电路的输出端连接到前级输入电路401的输入端，作为反馈。
频率为f的输入信号Sin经过LC滤波电路后输出到负载端Sout，而经过滤波电容C两端的电流为I=2πfCU,其中π为常数，f为输入信号Sin的频率，U为电容负载两端电压，那么在采样电阻R1两端的电压可以表示为Ur=I*R1=2πfCUR1，这个信号经过采样放大电路A1后转换成Uout=2πfCUR1B,其中B为采样放大电路的放大倍数，这样经过输出信号经过滤波电路后的漏电流I就可以采样出来，输出Uout可以接到ADC转换成数字信号，漏电流也可以通过反馈电路405反馈到前级输入电路401中作为反馈信号，使得设定输入值与实际输入值更匹配。
图3为本发明提出的一种解决电机功率放大板输出漏电流的实施例。假设某一时刻电流方向如图3所示，第一电感L1、第一电容C1为输出滤波电路的输入端电路的滤波组件，第二电感L2、第二电容C2为输出滤波电路的输出端电路的滤波组件，R1为一个与第一电容C1串联的第一采样电阻，R2为一个与第二电容C2串联的第二采样电阻，R3,R4为采样电路的输入限流电阻，流经第一电容C1与第二电容C2的电流在第一采样电阻R1、第二采样电阻R2上产生的电压为Vp、Vn，
反馈电路中差分信号采集放大电路A2输出为:
Va2=Vp-Vn,
经过放大处理反馈电路输出:
Vf=n*（-Va2）=n*( Vn- Vp),其中n为反馈电路中信号放大器A3电路的放大倍数；
前级输入电路输出：
VAa1=((Rc+Rd)/Rd)*((RbVset+RaVf)/(Ra+Rb)),
如果Rc=Rd，Ra=Rb那么，
VAa1= Vset+Vf= Vset+ n*( Vn- Vp)；
VAa1结果输出给PWM电路输出信号控制M1、M2、M3、M4 4个mosfet来实现整流电路，最终输出电流输出到输出负载电路。选取L1=L2=30uh，C1=C2=300nf，R1=R2=0.1欧，选取合适的反馈参数及AD芯片，没有反馈的电路电流控制精度在5mA级别，而有反馈环路的电路电流控制精度在500uA级别，精度至少提高了10倍。
与现有技术相比较，本发明所提供的消除输出漏电流的电机驱动电路能将输出电流精度提高至少10倍以上，同时能量化漏电流的大小还能解决由于LC滤波电路引入的漏电流的问题。并且结构简单，易于实现。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
Claims (6)
1.一种消除输出漏电流的电机驱动电路，其特征在于，所述电机驱动电路包括依次连接的 前级输入电路、PWM输出电路、整流电路、 输出滤波电路以及反馈电路，所述反馈电路设置于所述输出滤波电路和所述前级输入电路之间，所述反馈电路包括漏电流采样电路与信号放大电路，所述漏电流采样电路包括第一采样电阻和第二采样电阻，所述第一采样电阻连接所述输出滤波电路的第一滤波电路，所述第二采样电阻连接所述输出滤波电路的第二滤波电路，采集所述第一采样电阻和第二采样电阻的电压差信息，实现所述漏电流的探测并反馈所述漏电流的信息，同相求和电路将所述反馈电路反馈的所述漏电流补偿到所述前级输入电路。
2.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述第一采样电阻和第二采样电阻可以是单独的电阻，也可以是几个电阻的组合。
3.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述第一采样电阻与所述输出滤波电路的第一电容串联，第二采样电阻与所述输出滤波电路的第二电容串联，第一电容和第二电容可以是单独的电容，也可以是几个电容的组合。
4.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述漏电流采样电路还包括第一限流电阻和第二限流电阻，所述第一限流电阻连接所述输出滤波电路的第一滤波电路，所述第二限流电阻连接所述输出滤波电路的第二滤波电路。
5.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述信号放大电路与所述漏电流采样电路的输出端连接，所述信号放大电路依次包括差分信号采集放大电路和信号放大器，所述信号放大电路的输出端与所述前级输入电路的输入端连接。
6.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述反馈电路与所述前级输入电路组成负反馈回路，所述前级输入电路的输入电压值与所述反馈电路的输出电压值极性相反。
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