CN111969907A - 音圈电机驱动器及其电流环硬件电路 - Google Patents

音圈电机驱动器及其电流环硬件电路 Download PDF

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张驰
杨桂林
舒鑫东
李�荣
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Abstract

本发明公开了一种音圈电机驱动器及其电流环硬件电路。所述电流环硬件电路主要包括主控制器模块、D/A转换模块、第一低通滤波器模块、电流反馈模块、第二低通滤波器模块、电流比较器模块、模拟PID控制器模块、三角载波发生器模块、栅极驱动模块和功率输出模块。本发明通过硬件电路模块的设计及组合实现了电流环PID闭环调控的功能，有效提高了电流环的运算精度和速度，从而提升了电流环的动态响应能力。

Description

音圈电机驱动器及其电流环硬件电路
技术领域
本发明属于音圈电机技术领域，具体涉及一种音圈电机驱动器及其电流环硬件电路。
背景技术
音圈电机以其高定位精度、高速度、高加速度、高频率响应等特点被广泛应用于精密定位、主动隔振及光学实验等平台系统中。其运动性能的优势主要得益于由位置环、速度环和电流环所构成的伺服驱动器，三环之间相互耦合，采用PID闭环控制，通过PID参数的调节，能够实现音圈电机微纳米级定位精度。音圈电机驱动器中位置环、速度环、电流环与音圈电机依次串联，电机的实时电流信号、速度信号、位置信号则分别通过霍尔元件、速度运算器、位置编码器反馈到电流环、速度环、位置环的输入端，从而实现对音圈电机的伺服运动控制。
三环控制策略的优劣决定了音圈电机运动性能的好坏，为满足应用平台对音圈电机性能提出的更高要求，则需要对音圈电机驱动器进行持续优化设计，即对位置环、速度环、电流环的优化设计。音圈电机驱动器的三环控制模式从内环到外环依次是电流环、速度环、位置环，电流环的输入值是速度环PID调节后的输出值，电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节，其调节后的输出值再输入给音圈电机驱动模块。
因此，电流环是控制音圈电机运动性能的根本，驱动器进行位置环和速度环控制的同时也在进行电流环的控制，从而达到对音圈电机位置和速度的相应控制。
因此，如何提供一种有效提升驱动器性能的音圈电机驱动器的电流环电路，是一个急需解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电流环硬件电路，从而克服现有技术的不足。
本发明的另一目的在于提供一种包括电流环硬件电路的音圈电机驱动器。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：一种音圈电机驱动器的电流环硬件电路，包括：
主控制器模块，与音圈电机相连，用于将数字量的第一电流环输入信号发送给D/A转换模块，及输出载波信号的控制指令给三角载波发生器模块；
所述D/A转换模块，与所述主控制器模块相连，用于对所述第一电流环输入信号进行数模转换，得到模拟量的第二电流环输入信号；
第一低通滤波器模块，与所述D/A转换模块相连，用于对所述第二电流环输入信号进行低通滤波，并将滤波后的所述第二电流环输入信号发送给电流比较器模块；
电流反馈模块，与音圈电机相连，用于实时监测音圈电机运动过程中的反馈电流信号，并将所述反馈电流信号发送给第二低通滤波器模块；
所述第二低通滤波器模块，与所述电流反馈模块相连，用于对所述反馈电流信号进行低通滤波，并将滤波后的所述反馈电流信号发送给电流比较器模块；
所述电流比较器模块，与所述第一低通滤波器模块和第二低通滤波器模块相连，用于将滤波后的所述第二电流环输入信号和反馈电流信号进行差值运算，获取电流差值，并将所述电流差值输入给模拟PID控制器模块；
所述模拟PID控制器模块，与所述电流比较器模块相连，用于对所述电流差值进行PID运算，获得电流输出信号；
所述三角载波发生器模块，与所述模拟PID控制器模块及主控制器模块相连，用于根据所述载波信号的控制指令生成相应的载波信号输入给栅极驱动模块；
所述栅极驱动模块，与所述三角载波发生器模块和模拟PID控制器模块均相连，用于将所述电流输出信号和载波信号转换为PWM同步控制信号，输入给功率输出模块；所述功率输出模块，与所述栅极驱动模块、音圈电机和电流反馈模块相连，用于在所述PWM同步控制信号的驱动下将所述电流输出信号以功率输出形式输出给音圈电机。
在一优选实施例中，所述主控制器模块包括速度和位置测量模块、SPI通信模块和SCI通信模块，
所述主控制器模块通过所述速度和位置测量模块获取音圈电机的位置反馈信号，同时实时获得音圈电机的速度反馈信号，将经过位置环PID调节后的位置输出信号与速度反馈信号进行速度环PID调节，获得速度输出信号，即为数字量的所述第一电流环输入信号；其中，位置环输出函数为：UP＝KpP×PΔ+KdP×(PΔ-P′Δ)+KimP×KiP×∑PΔ，其中，PΔ为当前位置差值，P′Δ为上一次位置差值，∑PΔ为位置差值的累计值，KpP为位置环比例增益，KdP为位置环微分增益，KiP为位置环积分增益，KimP为位置环积分模式，所述KimP取值为0或1，其中0表示总是积分，1表示只在稳态时积分，默认值设为0；速度环输出函数为：UV＝KpV×VΔ+KdV×(VΔ-V′Δ)+KimV×KiV×∑VΔ，其中，VΔ为当前速度差值，V′Δ为上一次速度差值，∑VΔ为速度差值的累计值，KpV为速度环比例增益，KdV为速度环微分增益，KiV为速度环积分增益，KimV为速度环积分模式，所述KimV取值为0或1，其中0表示总是积分，1表示只在稳态时积分，默认值设为0；
所述主控制器模块通过所述SPI通信模块将所述第一电流环输入信号发送给所述D/A转换模块；
所述主控制器模块通过所述SCI通信模块发送载波信号的控制指令给三角载波发生器模块。
在一优选实施例中，所述电流反馈模块包括：
霍尔传感器，与音圈电机相连，用于实时监测音圈电机运动过程中的反馈电流信号；
电流采样电阻，与所述霍尔传感器相连，用于对所述反馈电流信号进行电流采样，采样得到的反馈电流信号输出给第二低通滤波器模块。
在一优选实施例中，所述电流比较器模块的差值运算公式为：Iout＝Iin-Ifd，其中Iin为为第二电流环输入信号的电流值，Ifd为反馈电流信号的电流值，Iout为电流变化量，即电流差值。
在一优选实施例中，所述模拟PID控制器模块包括比例电路、积分电路和微分电路，所述比例电路、积分电路和微分电路三者相并联且三者的输入端接入所述电流差值，并对所述电流差值进行PID运算，获得所述电流输出信号，其中，电流环PID控制函数为：UI＝KpI×IΔ+KdI×(IΔ-I′Δ)+KimI×KiI×∑IΔ，其中，IΔ为当前电流差值，I′Δ为上一次电流差值，∑IΔ为电流差值的累计值，KpI为电流环比例增益，KdI为电流环微分增益，KiI为电流环积分增益，KimI为电流环积分模式，所述KimI取值为0或1，其中0表示总是积分，1表示只在稳态时积分，默认值设为0。
在一优选实施例中，所述三角载波发生器模块包括：
波形发生器，用于根据所述载波信号的控制指令产生频率和相位均可调的载波信号；
二阶压控型低通滤波器电路，与所述波形发生器相连，用于滤除所述载波信号中大于电流环硬件电路设置的截止频率的高频信号；
波形放大电路，与所述二阶压控型低通滤波器电路相连，用于根据栅极驱动模块输入电压范围将滤波后的所述载波信号的幅值进行放大，将放大后生成的载波信号输出给栅极驱动模块。
在一优选实施例中，所述栅极驱动模块包括：
高速比较器电路，与所述三角载波发生器模块和模拟PID控制器模块均相连，用于将所述电流输出信号和载波信号进行波形比较，输出一对互补的、占空比可调的PWM逻辑信号；
功率芯片栅极驱动电路，与所述高速比较器电路相连，用于接收所述PWM逻辑信号，并产生两对具有死亡时间的互补的PWM同步控制信号输入给功率输出模块。
在一优选实施例中，所述功率输出模块为由功率器件构成的H型双极性可逆PWM变换器电路。
在一优选实施例中，所述功率输出模块与音圈电机、电流反馈模块串行连接，所述电流反馈模块与音圈电机串行连接。
在一优选实施例中，所述主控制器模块选用TMS320F28335控制芯片。
在一优选实施例中，所述D/A转换模块采用TLV5638数模转换芯片。
在一优选实施例中，所述第一低通滤波器模块和第二低通滤波器模块采用TL082芯片。
在一优选实施例中，所述电流比较器模块和模拟PID控制器模块均采用TL084芯片。
本发明实施例提供了一种音圈电机驱动器，包括上述电流环硬件电路。
与现有技术相比较，本发明的有益效果至少在于：本发明通过硬件电路模块的设计及组合实现了电流环PID闭环调控的功能，能够对连续的输入电流值和反馈电流值进行模拟量计算，有效提高了电流环的运算精度和速度，从而提升了电流环的动态响应能力。当驱动器在进行位置环和速度环PID闭环调控时，电流环有能力驱动音圈电机做出实时响应，从而达到对电机位置和速度的相应控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施方式中电流环硬件电路的组成框图；
图2是D/A转换模块的电路结构示意图；
图3是电流比较器的电路结构示意图；
图4是模拟PID控制器模块的组成框图；
图5是模拟PID控制器模块的电路结构示意图；
图6是二阶压控型低通滤波器电路的结构示意图；
图7是波形放大电路的结构示意图；
图8是高速比较电路输入输出信号的示意图；
图9是高速比较器电路的结构示意图；
图10是功率芯片栅极驱动电路的结构示意图；
图11是功率输出电路的结构示意图。
具体实施方式
通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本文中揭示本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本发明的示范性，本发明可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。
本发明所揭示的一种音圈电机驱动器的电流环硬件电路，通过硬件电路模块的设计及组合，实现了电流环PID闭环调控的功能。
本发明实施例所揭示的一种音圈电机驱动器，包括位置环、速度环、电流环，三环之间相互耦合，采用PID闭环控制，通过PID参数的调节，能够实现音圈电机微纳米级定位精度。音圈电机驱动器中的位置环、速度环、电流环与音圈电机依次串联，音圈电机的实时电流信号、速度信号、位置信号则分别通过霍尔元件、速度运算器、位置编码器分别反馈到电流环、速度环、位置环的输入端，从而实现对音圈电机的伺服运动控制。其中，位置环、速度环的PID调节是基于主控制器模块实现的数字PID控制器，电流环的PID调节是基于硬件电路设计实现的模拟PID控制器。
如图1所示，本发明实施例所揭示的一种音圈电机驱动器的电流环硬件电路，主要包括主控制器模块、D/A转换模块、第一低通滤波器模块、电流反馈模块、第二低通滤波器模块、电流比较器模块、模拟PID控制器模块、三角载波发生器模块、栅极驱动模块和功率输出模块。
其中，主控制器模块与音圈电机相连，主要包括速度和位置测量模块(EQEP模块)、SPI通信模块和SCI通信模块。主控制器模块的主要作用是通过EQEP模块实时获取音圈电机的位置反馈信号，同时执行速度计算程序，实时获得速度反馈信号。然后，通过位置环的PID数字算法程序及速度环的PID数字算法程序的执行，获得当前的第一电流环输入信号，此信号为数字量信号，需利用D/A转换模块将其转化为模拟量，并经过第一低通滤波器模块滤波，最终输入到电流环的PID硬件模拟电路中。其中，位置环输出函数为：UP＝KpP×PΔ+KdP×(PΔ-P′Δ)+KimP×KiP×∑PΔ，其中，PΔ为当前位置差值，P′Δ为上一次位置差值，∑PΔ为位置差值的累计值，KpP为位置环比例增益，KdP为位置环微分增益，KiP为位置环积分增益，KimP为位置环积分模式，所述KimP取值为0或1，其中0表示总是积分，1表示只在稳态时积分，默认值设为0；速度环输出函数为：UV＝KpV×VΔ+KdV×(VΔ-V′Δ)+KimV×KiV×∑VΔ，其中，VΔ为当前速度差值，V′Δ为上一次速度差值，∑VΔ为速度差值的累计值，KpV为速度环比例增益，KdV为速度环微分增益，KiV为速度环积分增益，KimV为速度环积分模式，所述KimV取值为0或1，其中0表示总是积分，1表示只在稳态时积分，默认值设为0。
主控制器模块能够通过SPI通信模块，通过串行通信方式将数字量的第一电流环输入信号发送到D/A转换模块，并启动数模转化功能，得到电流环的模拟量的第二电流环输入信号。此外，主控制器模块还可以通过SCI通信模块，通过串行通信方式发送参数配置(波形、频率、相位等)和波形选择的载波信号的控制指令给三角载波发生器模块，控制有效载波的输出，输出电流环硬件电路所需要的载波信号。本实施例中，选用型号为TMS320F28335的控制芯片作为主控制器模块电路的核心芯片，具有高性能的32位CPU和单精度浮点运算单元，能够快速执行中断响应，能够进行复杂的数学算法，实现位置环、速度环数字PID的高速运算。
D/A转换模块与主控制器模块相连，其主要作用是通过SPI通信模块接收主控制器模块所发送的且经速度环PID调节后的数字量的第一电流环输入信号，并将其转换为固定电压范围内的相应模拟量的第二电流环输入信号，输出到第一低通滤波器模块中。D/A转换模块的电路结构如图2所示，本实施例中，选用TLV5638作为D/A转换模块电路的核心芯片，能够与TMS320F28335芯片的SPI模块兼容，其内部参考电压可编程设置，具有12位精度的电压输出。TLV5638可以将接收到的数字量的第一电流环输入信号转化为相应的模拟量的第二电流环输入信号输出。
第一低通滤波器模块与D/A转换模块相连，第二低通滤波器模块与电流反馈模块相连，第一低通滤波器模块和第二低通滤波器模块的主要作用均是对输入的模拟量信号进行低通滤波，允许低于截止频率的信号通过，但对高于截止频率的信号进行拦截，从而消除高频干扰信号对电流环控制精度的影响。第一低通滤波器模块和第二低通滤波器模块分别对第二电流环输入信号和反馈电流信号进行滤波处理。这里我们选用TL082作为低通滤波器模块电路的核心芯片，其为J-FET双运算放大器，具有低输入偏置电压和偏移电流，输出设有短路保护，输入级具有较高的输入阻抗，通过外围电容、电阻的参数配置，能够实现分别对第二电流环输入信号以及电流环的反馈电流信号这两路信号的滤波功能。
电流反馈模块与音圈电机串行连接，其主要作用是实时监测音圈电机运动过程中的实际电流值，并将采样结果输送到第二低通滤波器模块进行滤波处理。电流反馈模块的监测功能主要通过采样电阻、霍尔传感器等元件实现，其中，霍尔传感器与音圈电机相连，用于实时监测音圈电机运动过程中的反馈电流信号，电流采样电阻与霍尔传感器相连，用于对反馈电流信号进行电流采样，采样得到的反馈电流信号输出给第二低通滤波器模块。本实施例中，采用HNC-06LTS霍尔传感器对音圈电机的实际电流进行测量，其能够在电隔离条件下测量直流、交流、脉冲以及给中不规则波形的电流，输出为电压信号，抗干扰能力强。
电流比较器模块与第一低通滤波器模块和第二低通滤波器模块相连，其主要作用是将经过低通滤波器模块滤波后的第二电流环输入信号与反馈电流信号进行差值运算，获得电流差值，从而获得当前时刻的电流值的变化量，并将电流差值输入到电流环的模拟PID控制器模块进行PID调控。差值运算公式为：Iout＝Iin-Ifd，其中Iin为为第二电流环输入信号的电流值，Ifd为反馈电流信号的电流值，Iout为电流变化量，即电流差值。电流比较器模块的结构如图3所示。本实施例中，选用TL084作为电流比较器模块电路的核心芯片，其为J-FET四路运算放大器，具有低输入偏置电压和偏移电流，输出短路保护功能，能够进行内部频率补偿。利用四路运算放大器，能够实现对第二电流环输入信号和反馈电流信号进行整形滤波、差值运算及对运算结果整形等功能。
模拟PID控制器模块与电流比较器模块相连，用于对电流差值进行计算，获得电流输出信号。模拟PID控制器模块主要包括比例电路、积分电路、微分电路三部分，其中，比例电路、积分电路和微分电路三者相并联且三者的输入端接入电流差值，能够对电流模拟量比较器模块所输入的电流差值进行PID运算，从而获得电流环PID控制器的电流输出信号，并将该电流输出信号用于音圈电机的驱动控制，模拟PID控制器模块的控制框图如图4所示。电流环的模拟PID控制器模块的主要作用是在保证电流环稳定控制的同时，提高其响应速度和控制精度。调节电流环的模拟PID控制参数，可实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带载能力和抗干扰能力。电流环的模拟PID控制器模块的电路如图5所示，本实施例中，将电流环的模拟PID控制器模块设计为只包含比例电路、积分电路两部分，即微分电路参数为零。选用TL084作为电流环模拟PID控制器模块电路的核心芯片，利用其四路运算放大器，能够实现对输入信号的比例运算、积分运算，对运算结果整形及放大等功能。其中，电流环PID控制函数为：UI＝KpI×IΔ+KdI×(IΔ-I′Δ)+KimI×KiI×∑IΔ，其中，IΔ为当前电流差值，I′Δ为上一次电流差值，∑IΔ为电流差值的累计值，KpI为电流环比例增益，KdI为电流环微分增益，KiI为电流环积分增益，KimI为电流环积分模式，所述KimI取值为0或1，其中0表示总是积分，1表示只在稳态时积分，默认值设为0，获得所述电流输出信号。
三角载波发生器模块与模拟PID控制器模块及主控制器模块相连，其主要作用是生成电流环所需特定频率、相位、幅值的最优三角波信号，将其作为载波信号输入到栅极驱动模块。本实施例中，三角载波发生器模块包括高精度可编程的波形发生器、二阶压控型低通滤波器电路和波形放大电路，其中，波形发生器，其主要作用是产生三角载波，其输出频率和相位都可通过SCI串行接口进行数字编程设置，易于调节。本实施例中，选用AD9833作为高精度可编程波形发生器核心芯片，能够与TMS320F28335芯片的SCI模块兼容，通过串行接口将数据写入，最高工作频率可以达到40MHz。其输出波形可选择正弦波、三角波、方波输出，输出频率范围为0Hz-12.5MHz，频率和相位可通过数字编程进行设置。
二阶压控型低通滤波器电路与波形发生器相连，其主要作用是有效去除三角载波信号中大于截止频率的高频信号，当高频信号的频率大于电流环电路所设置的截至频率时会迅速衰减，三角载波的频率小于截至频率。二阶压控型低通滤波器电路结构如图6所示。本实施例选用ADA4638作为二阶压控型低通滤波器电路的核心芯片，是一款精密、零漂移运算放大器，通过外围电阻、电容元件的参数设置及电气组合，实现滤波功能。
波形放大电路与二阶压控型低通滤波器电路相连，其主要作用是根据栅极驱动模块输入电压范围要求，将经过二阶压控型低通滤波器电路滤波后的三角载波信号的幅值进行放大，同时保证三角载波信号的波形不失真。波形放大电路的结构如图7所示。本实施例选用ADA4638作为波形放大电路的核心芯片，通过外围电阻、电位器、电容等元件的参数设置及电气组合，实现波形放大功能。
栅极驱动模块与三角载波发生器模块和模拟PID控制器模块均相连，其主要作用是将电流环的模拟PID控制器模块的电流输出信号与三角载波发生器模块的载波信号转化为能够驱动功率输出模块的两对正交含死区的PWM同步控制信号。栅极驱动模块具体包括高速比较器电路和功率芯片栅极驱动电路，其中，高速比较器电路与三角载波发生器模块和模拟PID控制器模块均相连，高速比较器电路，具有阈值检测、零交叉检测、输入信号高速采样、互补输出及锁存等功能。其主要作用是对经过滤波整形后的电流环模拟PID控制器的输出量和三角载波信号进行波形比较，输出一对互补的、占空比可调的PWM逻辑信号，如图8所示。高速比较器的电路结构如图9所示，本实施例选用MAX961作为高速比较器电路的核心芯片，其内部具有滞后的超高速比较器，支持TTL/CMOS兼容输出，具有互补输出及锁存功能。
功率芯片栅极驱动电路与高速比较器电路相连，其主要作用是接收高速比较器电路输出的互补的PWM逻辑信号，并自动生成驱动上、下侧功率器件的死区时间，通过内部自举电路，产生两对具有死区时间的互补的PWM同步控制信号，输出到功率输出模块。其主要特点是在输入端能够兼容低压逻辑信号，具有死区时间保护，欠压、过流、过温检测等功能。功率芯片栅极驱动电路的结构如图10所示，本实施例选用IR2132作为功率芯片栅极驱动电路的核心芯片，其输入信号兼容TTL及CMOS电平，可输出最大正向峰值驱动电流为250mA，而反向峰值驱动电流为500mA，可以使功率输出模块中同一桥臂的上下两个功率器件的门极驱动信号产生0.8us互锁延时时间，即对高速比较器电路输出的互补PWM逻辑信号产生0.8us的死区时间。
功率输出模块与栅极驱动模块、音圈电机和电流反馈模块相连，其主要作用是与音圈电机、电流反馈模块串行连接，将电流环模拟PID控制器的调节作用以功率输出方式实际反映到音圈电机的驱动电流值上，实现对音圈电机高定位精度、高速度、高加速度、高频率响应控制。功率输出模块为由MOS、IGBT等功率器件构成的H型双极性可逆PWM变换器电路，电路结构如图11所示，本实施例选用两片BSO615作为功率输出模块电路的核心芯片，其内部有两个N沟道增强型MOS管，漏源电压为60V，漏电流为2.6A。通过外围电阻、电容、快恢复二极管等元件的参数设置及电气组合，构成H型双极性可逆PWM变换器电路，实现电流环对音圈电机的功率输出。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has或having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。

Claims (10)

1.一种音圈电机驱动器的电流环硬件电路，其特征在于，所述电路包括：
主控制器模块，与音圈电机相连，用于将数字量的第一电流环输入信号发送给D/A转换模块，及输出载波信号的控制指令给三角载波发生器模块；
所述D/A转换模块，与所述主控制器模块相连，用于对所述第一电流环输入信号进行数模转换，得到模拟量的第二电流环输入信号；
第一低通滤波器模块，与所述D/A转换模块相连，用于对所述第二电流环输入信号进行低通滤波，并将滤波后的所述第二电流环输入信号发送给电流比较器模块；
电流反馈模块，与音圈电机相连，用于实时监测音圈电机运动过程中的反馈电流信号，并将所述反馈电流信号发送给第二低通滤波器模块；
所述第二低通滤波器模块，与所述电流反馈模块相连，用于对所述反馈电流信号进行低通滤波，并将滤波后的所述反馈电流信号发送给电流比较器模块；
所述电流比较器模块，与所述第一低通滤波器模块和第二低通滤波器模块相连，用于将滤波后的所述第二电流环输入信号和反馈电流信号进行差值运算，获取电流差值，并将所述电流差值输入给模拟PID控制器模块；
所述模拟PID控制器模块，与所述电流比较器模块相连，用于对所述电流差值进行PID运算，获得电流输出信号；
所述三角载波发生器模块，与所述模拟PID控制器模块及主控制器模块相连，用于根据所述载波信号的控制指令生成相应的载波信号输入给栅极驱动模块；
所述栅极驱动模块，与所述三角载波发生器模块和模拟PID控制器模块均相连，用于将所述电流输出信号和载波信号转换为PWM同步控制信号，输入给功率输出模块；
所述功率输出模块，与所述栅极驱动模块、音圈电机和电流反馈模块相连，用于在所述PWM同步控制信号的驱动下将所述电流输出信号以功率输出形式输出给音圈电机。
2.根据权利要求1所述的电流环硬件电路，其特征在于，所述主控制器模块包括速度和位置测量模块、SPI通信模块和SCI通信模块，
所述主控制器模块通过所述速度和位置测量模块获取音圈电机的位置反馈信号，同时实时获得音圈电机的速度反馈信号，将经过位置环PID调节后的位置输出信号与速度反馈信号进行速度环PID调节，获得速度输出信号，即为数字量的所述第一电流环输入信号；其中，位置环输出函数为：UP＝KpP×PΔ+KdP×(PΔ-P′Δ)+KimP×KiP×∑PΔ，其中，PΔ为当前位置差值，P′Δ为上一次位置差值，∑PΔ为位置差值的累计值，KpP为位置环比例增益，KdP为位置环微分增益，KiP为位置环积分增益，KimP为位置环积分模式，所述KimP取值为0或1，其中0表示总是积分，1表示只在稳态时积分，默认值设为0；速度环输出函数为：UV＝KpV×VΔ+KdV×(VΔ-V′Δ)+KimV×KiV×∑VΔ，其中，VΔ为当前速度差值，V′Δ为上一次速度差值，∑VΔ为速度差值的累计值，KpV为速度环比例增益，KdV为速度环微分增益，KiV为速度环积分增益，KimV为速度环积分模式，所述KimV取值为0或1，其中0表示总是积分，1表示只在稳态时积分，默认值设为0；
所述主控制器模块通过所述SPI通信模块将所述第一电流环输入信号发送给所述D/A转换模块；
所述主控制器模块通过所述SCI通信模块发送载波信号的控制指令给三角载波发生器模块。
3.根据权利要求1所述的电流环硬件电路，其特征在于，所述电流反馈模块包括：
霍尔传感器，与音圈电机相连，用于实时监测音圈电机运动过程中的反馈电流信号；
电流采样电阻，与所述霍尔传感器相连，用于对所述反馈电流信号进行电流采样，采样得到的反馈电流信号输出给第二低通滤波器模块。
4.根据权利要求1所述的电流环硬件电路，其特征在于，所述电流比较器模块的差值运算公式为：Iout＝Iin-Ifd，其中Iin为为第二电流环输入信号的电流值，Ifd为反馈电流信号的电流值，Iout为电流变化量，即电流差值。
5.根据权利要求1所述的电流环硬件电路，其特征在于，所述模拟PID控制器模块包括比例电路、积分电路和微分电路，所述比例电路、积分电路和微分电路三者相并联且三者的输入端接入所述电流差值，并对所述电流差值进行PID运算，获得所述电流输出信号，其中，电流环PID控制函数为：UI＝KpI×IΔ+KdI×(IΔ-I′Δ)+KimI×KiI×∑IΔ，其中，IΔ为当前电流差值，I′Δ为上一次电流差值，∑IΔ为电流差值的累计值，KpI为电流环比例增益，KdI为电流环微分增益，KiI为电流环积分增益，KimI为电流环积分模式，所述KimI取值为0或1，其中0表示总是积分，1表示只在稳态时积分，默认值设为0。
6.根据权利要求1所述的电流环硬件电路，其特征在于，所述三角载波发生器模块包括：
波形发生器，用于根据所述载波信号的控制指令产生频率和相位均可调的载波信号；
二阶压控型低通滤波器电路，与所述波形发生器相连，用于滤除所述载波信号中大于电流环硬件电路设置的截止频率的高频信号；
波形放大电路，与所述二阶压控型低通滤波器电路相连，用于根据栅极驱动模块输入电压范围将滤波后的所述载波信号的幅值进行放大，将放大后生成的载波信号输出给栅极驱动模块。
7.根据权利要求1所述的电流环硬件电路，其特征在于，所述栅极驱动模块包括：
高速比较器电路，与所述三角载波发生器模块和模拟PID控制器模块均相连，用于将所述电流输出信号和载波信号进行波形比较，输出一对互补的、占空比可调的PWM逻辑信号；
功率芯片栅极驱动电路，与所述高速比较器电路相连，用于接收所述PWM逻辑信号，并产生两对具有死亡时间的互补的PWM同步控制信号输入给功率输出模块。
8.根据权利要求1所述的电流环硬件电路，其特征在于，所述功率输出模块为由功率器件构成的H型双极性可逆PWM变换器电路。
9.根据权利要求1所述的电流环硬件电路，其特征在于，所述功率输出模块与音圈电机、电流反馈模块串行连接，所述电流反馈模块与音圈电机串行连接。
10.一种音圈电机驱动器，其特征在于，包括上述权利要求1～9任意一项所述的电流环硬件电路。
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