CN205940790U - 一种用于电机温度精密检测的电路 - Google Patents

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万炳呈
盛孝雄
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Abstract

本实用新型提供一种用于电机温度精密检测的电路,包括外接传感器输入接口的分压电路、一端与分压电路连接且另一端与电路输出接口连接的差分放大电路以及与分压电路连接的恒流电路,分压电路包括上拉电阻,差分放大电路包括第一运算放大器、第一差分放大电阻、第二差分放大电阻以及限流电阻等,恒流电路包括电流调整管、第二运算放大器、滤波分压组、电流取样电阻等。应用本实用新型的技术方案,整个系统精简,能完成对电机温度的采集;差分放大电路的设计可用于放大差模信号和对共模信号的抑制,提高电路抗干扰性能;防断线电路能确保恒流电路成立;温度补偿电路用于抑制电路系统中各部件因受环境温度的变化而发生的温度漂移现象。

Description

一种用于电机温度精密检测的电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及电机技术领域,具体涉及一种用于电机温度精密检测的电路。
背景技术
[0002]在电动汽车中,电机控制器温度采样,针对NTC或PTC传感器的采样,大部分采用电阻分压式电路。电阻分压式电路结构简单,详见图1,具体是:外接传感器输入接口的负极与模拟电源地连接,外接传感器输入接口的正极与电阻分压电路的第一端连接,电阻分压电路的第二端与电路输出接口连接,电阻分压电路包括运算放大器1-1,设置在连接外接传感器输入接口的正极和运算放大器1-1的同相输入端的线路上的第一电阻1-2、设置在连接电路输出接口和运算放大器1-1的输出端的线路上的第二电阻1-3、一端设置在连接外接传感器输入接口的正极和第一电阻1-2的线路上且另一端连接系统工作电源的上拉电阻R1-4、一端设置在连接外接传感器输入接口的正极和第一电阻1-2的线路上且另一端连接模拟电源地的第一电容1-5以及一端设置在连接电路输出接口和第二电阻1-3的线路上且另一端连接模拟电源地的第二电容1-6,还包括第三电容1-7等。
[0003]采用上述电路,其原理是:当外界温度发生变化时,温度传感器的电阻也会发生变化,从而得到的电压值,通过查表,可换算得到当前温度传感器的温度值。
[0004]采用上述方式,具有以下缺陷:由于温度传感器是电阻变化的元件,在高温环境中,电阻会随温度的变化而变化,且通过温度传感器的电流,会使温度传感器自身发热,使得自身电阻变化,因此电流值也会变化,从而影响电路的稳定性能,即采样不准确,温度漂移及精度较低,从而影响电机控制器的工作稳定性。
实用新型内容
[0005]本实用新型目的在于提供一种结构精简、稳定性好以及温度采集精确度高(能达到± 0.1°C)的用于电机温度精密检测的电路,具体技术方案如下:
[0006] —种用于电机温度精密检测的电路,包括外接传感器输入接口的分压电路、一端与所述分压线路连接且另一端与电路输出接口连接的差分放大电路以及与所述分压线路连接的恒流电路;
[0007]所述分压电路包括分别设置在连接外接传感器输入接口正极和负极上且均与模拟电源地连接的第一滤波电容和第二滤波电容以及一端连接外接传感器输入接口正极且另一端连接系统工作电源的上拉电阻;
[0008]所述差分放大电路包括一端连接所述分压电路且另一端连接电路输出接口的第一运算放大器、分别设置在外接传感器输入接口正极和负极上且均与所述第一运算放大器连接的第一差分放大电阻和第二差分放大电阻、与所述第一运算放大器并联设置的第三差分放大电阻、一端设置在连接第一差分放大电阻和第一运算放大器的连接线路上且另一端与模拟电源地连接的第四差分放大电阻、与第一运算放大器串联的限流电阻以及一端设置在连接限流电阻和电路输出接口的连接线路上且另一端与模拟电源地连接的第三滤波电容;
[0009]所述恒流电路包括其集电极与外接传感器输入接口负极连接的电流调整管、其输出端与所述电流调整管的基极连接的第二运算放大器、与所述第二运算放大器的同相输入端连接的滤波分压组;所述电流调整管的发射极与模拟电源地连接,且其线路上设有电流取样电阻,所述第二运算放大器的反相输入端与连接所述电流调整管的发射极与电流取样电阻之间的线路连接。
[0010]以上技术方案中优选的,所述滤波分压组包括第一分压电阻、第二分压电阻以及第四滤波电容,所述第一分压电阻的第一端连接所述第二分压电阻的第二端,所述第四滤波电容与所述第二分压电阻并联,所述第一分压电阻的第二端连接系统工作电源,所述第二分压电阻的第一端连接模拟电源地。
[0011]以上技术方案中优选的,所述第一运算放大器的反相输入端与外接传感器输入接口负极连接,其同相输入端与外接传感器输入接口正极连接。
[0012]为了达到更好的技术效果,还包括防断线电路,所述防断线电路包括防断线电阻,所述防断线电阻的两端分别连接外接传感器输入接口正极和负极。
[0013]为了达到更好的技术效果,还包括温度补偿电路,所述温度补偿电路包括串联设置的二极管和温度补偿电阻,所述二极管的正极与连接所述电流调整管的基极和第二运算放大器的输出端线路连接,所述二极管的负极与所述温度补偿电阻的第一端连接,所述温度补偿电阻的第二端与连接所述第二运算放大器的反相输入端和所述电流调整管的发射极的线路连接。
[0014]以上技术方案中优选的,所述第一差分放大电阻和所述第二差分放大电阻两者的阻值相等;所述第三差分放大电阻和所述第四差分放大电阻两者的阻值相等。
[0015]应用本实用新型的技术方案,具有以下有益效果:
[0016] 1、本实用新型的用于电机温度精密检测的电路包括分压电路、差分放大电路以及恒流电路,分压电路内主要包括上拉电阻,差分放大电路内主要包括第一运算放大器和三个差分放大电阻,恒流电路中主要包括电流调整管、第二运算放大器、滤波分压组、电流采样电阻等,整个系统精简,能完成对电机温度的采集;差分放大电路的设计主要用于放大差模信号(利于采集)和对共模信号的抑制,提高电路抗干扰性能。
[0017] 2、通过防断线电路的引入,能确保恒流电路成立,防止因外界温度传感器断线或接口电路未连接等原因而导致电路电流不稳的情况发生。
[0018] 3、温度补偿电路的引入,主要用于抑制电路系统中各部件因受环境温度的变化而发生的温度漂移现象。
[0019]除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
[0020]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0021]图1是现有技术中电阻分压式电路的结构示意图;
[0022]图2是本实用新型实施例1中用于电机温度精密检测的电路的结构示意图;
[0023] 其中,1-1、运算放大器,1-2、第一电阻,1-3、第二电阻,1-4、上拉电阻R,1-5、第一电容,1-6、第二电容,1-7、第三电容;
[0024] 1、分压电路,1.1、第一滤波电容,1.2、第二滤波电容,1.3、上拉电阻,2、差分放大电路,2.1、第一运算放大器,2.2、第一差分放大电阻,2.3、第二差分放大电阻,2.4、第三差分放大电阻,2.5、第四差分放大电阻,2.6、限流电阻,2.7、第三滤波电容,3、恒流电路,3.1、电流调整管,3.2、第二运算放大器,3.3、滤波分压组,3.31、第一分压电阻,3.32、第二分压电阻,3.33、第四滤波电容,3.4、电流取样电阻,3.5、退耦电容,4、防断线电路,4.1、防断线电阻,5、温度补偿电路,5.1、二极管,5.2、温度补偿电阻。
具体实施方式
[0025]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明,但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0026] 实施例1:
[0027]参见图2,一种用于电机温度精密检测的电路,包括外接传感器输入接口(Temp)的分压电路1、一端与所述分压电路I连接且另一端与电路输出接口连接的差分放大电路2、与所述分压电路I连接的恒流电路3、防断线电路4以及温度补偿电路5。
[0028]所述分压电路I包括分别设置在连接外接传感器输入接口正极(Temp+)和负极(Temp-)上且均与模拟电源地(AGND)连接的第一滤波电容1.1和第二滤波电容1.2、一端连接外接传感器输入接口正极且另一端连接系统工作电源(VCC)的上拉电阻1.3。
[0029]所述差分放大电路2包括一端连接所述分压电路I且另一端连接电路输出接口(uC_ADC)的第一运算放大器2.1、分别设置在外接传感器输入接口正极和负极上且均与所述第一运算放大器2.1连接的第一差分放大电阻2.2和第二差分放大电阻2.3、与所述第一运算放大器2.1并联设置的第三差分放大电阻2.4(也叫反馈电阻)、一端设置在连接第一差分放大电阻2.2和第一运算放大器2.1的连接线路上且另一端与模拟电源地连接的第四差分放大电阻2.5、与第一运算放大器2.1串联的限流电阻2.6以及一端设置在连接限流电阻2.6和电路输出接口的连接线路上且另一端与模拟电源地连接的第三滤波电容2.7,此处:所述第一运算放大器2.1的反相输入端与外接传感器输入接口负极连接,其同相输入端与外接传感器输入接口正极连接。差分放大电路2中:第三差分放大电阻2.4和第四差分放大电阻2.5两者的阻值相等,第一差分放大电阻2.2和第二差分放大电阻2.3两者的阻值相等。
[0030]所述恒流电路3包括其集电极与外接传感器输入接口负极连接的电流调整管3.1、其输出端与所述电流调整管3.1的基极连接的第二运算放大器3.2、与所述第二运算放大器
3.2的同相输入端连接的滤波分压组3.3;所述电流调整管3.1的发射极与模拟电源地连接,且其线路上设有电流取样电阻3.4,所述第二运算放大器3.2的反相输入端与连接所述电流调整管3.1的发射极与电流取样电阻3.4之间的线路连接。所述滤波分压组3.3包括第一分压电阻3.31、第二分压电阻3.32以及第四滤波电容3.33,所述第一分压电阻3.31的第一端连接所述第二分压电阻3.32的第二端,所述第四滤波电容3.33与所述第二分压电阻3.32并联,所述第一分压电阻3.31的第二端连接系统工作电源,所述第二分压电阻3.32的第一端连接模拟电源地。第二运算放大器3.2还连接有退耦电容3.5。
[0031]所述防断线电路4包括防断线电阻4.1,所述防断线电阻4.1的两端分别连接外接传感器输入接口正极和负极。
[0032]所述温度补偿电路5包括串联设置的二极管5.1和温度补偿电阻5.2,所述二极管5.1的正极与连接所述电流调整管3.1的基极和第二运算放大器3.2的输出端的线路连接,所述二极管5.1的负极与所述温度补偿电阻5.2的第一端连接,所述温度补偿电阻5.2的第二端与连接所述第二运算放大器3.2的反相输入端和所述电流调整管3.1的发射极的线路连接。
[0033]应用本实施例用于电机温度精密检测的电路,详情是:
[0034]电路设计参数计算公式如下:
[0035] 通过调节第一分压电阻3.31和第二分压电阻3.32的比值,可得出恒流电路当中的电流值,如表达式I):
[0036] Vref = VCC/(R3.31+R3.32) XR3.32 I);
[0037] 其中:Vref为恒流电路中的输出电压(参考电压),VCC为系统工作电源,R3.31和R3.32分别指第一分压电阻3.31和第二分压电阻3.32的电阻值。
[0038]恒流电流值计算公式如表达式2):
[0039] I=Vref/R5.2 2);
[0040]其中:I为恒流电路中的电流值,Vref为恒流电路中的输出电压,R5.2为温度补偿电阻5.2的电阻值。
[0041 ]差分放大器电路计算公式如表达式3):
[0042] V0=(Vi+-V1-)RF/R 3);
[0043]其中:VO为运算放大器的输出电压,Vi+为第一运算放大器的同相输入电压,V1-为第一运算放大器的反相输入电压,RF代表第三差分放大电阻2.4,R代表第二差分放大电阻2.3。
[0044]本实施例的电路工作原理说明如下:
[0045]通过调节参考电压(Vref),设定电路中电流恒定值,恒定值的计算如表达式2)所示,当外界温度发生变化时,传感器的阻值也会发生变化,此时调整管会根据当前设定的电流,去调整电路中电流大小,使电流不会受传感器阻值变化的影响,通过差分放大电路采集温度传感器的端电压如表达式3)所示,从而得到外界温度,此时温度电阻为采集得到的电压除以恒流中的电流值,然后通过查表可得出外界温度。
[0046]当电路控制板内环境温度变化时,电流调整管、运算放大器及电阻会有极小温度漂移现象,为了抑制此现象的发生,引入温度补偿电路。通过二极管的动态电阻,调整当前电流调整管(三极管)的导通压降;当温度升高时,二极管的动态电阻升高,从而得到的导通电压增高,电流调整管的导通增大,保证了当前的电流恒定值。
[0047]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于电机温度精密检测的电路,其特征在于,包括外接传感器输入接口的分压电路(I)、一端与所述分压电路(I)连接且另一端与电路输出接口连接的差分放大电路(2)以及与所述分压电路(I)连接的恒流电路(3); 所述分压电路(I)包括分别设置在连接外接传感器输入接口正极和负极上且均与模拟电源地连接的第一滤波电容(1.1)和第二滤波电容(1.2)以及一端连接外接传感器输入接口正极且另一端连接系统工作电源的上拉电阻(1.3); 所述差分放大电路(2)包括一端连接所述分压电路(I)且另一端连接电路输出接口的第一运算放大器(2.1)、分别设置在外接传感器输入接口正极和负极上且均与所述第一运算放大器(2.1)连接的第一差分放大电阻(2.2)和第二差分放大电阻(2.3)、与所述第一运算放大器(2.1)并联设置的第三差分放大电阻(2.4)、一端设置在连接第一差分放大电阻(2.2)和第一运算放大器(2.1)的连接线路上且另一端与模拟电源地连接的第四差分放大电阻(2.5)、与第一运算放大器(2.1)串联的限流电阻(2.6)以及一端设置在连接限流电阻(2.6)和电路输出接口的连接线路上且另一端与模拟电源地连接的第三滤波电容(2.7); 所述恒流电路(3)包括其集电极与外接传感器输入接口负极连接的电流调整管(3.1)、其输出端与所述电流调整管(3.1)的基极连接的第二运算放大器(3.2)、与所述第二运算放大器(3.2)的同相输入端连接的滤波分压组(3.3);所述电流调整管(3.1)的发射极与模拟电源地连接,且其线路上设有电流取样电阻(3.4),所述第二运算放大器(3.2)的反相输入端与连接所述电流调整管(3.1)的发射极与电流取样电阻(3.4)之间的线路连接。
2.根据权利要求1所述的用于电机温度精密检测的电路,其特征在于,所述滤波分压组(3.3)包括第一分压电阻(3.31)、第二分压电阻(3.32)以及第四滤波电容(3.33),所述第一分压电阻(3.31)的第一端连接所述第二分压电阻(3.32)的第二端,所述第四滤波电容(3.33)与所述第二分压电阻(3.32)并联,所述第一分压电阻(3.31)的第二端连接系统工作电源,所述第二分压电阻(3.32)的第一端连接模拟电源地。
3.根据权利要求1所述的用于电机温度精密检测的电路,其特征在于,所述第一运算放大器(2.1)的反相输入端与外接传感器输入接口负极连接,其同相输入端与外接传感器输入接口正极连接。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的用于电机温度精密检测的电路,其特征在于,还包括防断线电路(4),所述防断线电路(4)包括防断线电阻(4.1),所述防断线电阻(4.1)的两端分别连接外接传感器输入接口正极和负极。
5.根据权利要求4所述的用于电机温度精密检测的电路,其特征在于,还包括温度补偿电路(5),所述温度补偿电路(5)包括串联设置的二极管(5.1)和温度补偿电阻(5.2),所述二极管(5.1)的正极与连接所述电流调整管(3.1)的基极和第二运算放大器(3.2)的输出端的线路连接,所述二极管(5.1)的负极与所述温度补偿电阻(5.2)的第一端连接,所述温度补偿电阻(5.2)的第二端与连接所述第二运算放大器(3.2)的反相输入端和所述电流调整管(3.1)的发射极的线路连接。
6.根据权利要求5所述的用于电机温度精密检测的电路,其特征在于,所述第一差分放大电阻(2.2)和所述第二差分放大电阻(2.3)两者的阻值相等;所述第三差分放大电阻(2.4)和所述第四差分放大电阻(2.5)两者的阻值相等。
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CN106289560A (zh) * 2016-08-01 2017-01-04 湖南省耐为数控技术有限公司 一种用于电机温度精密检测的电路
CN110940435A (zh) * 2019-11-29 2020-03-31 苏州长风航空电子有限公司 一种0~5V输出Pt100温度信号调理电路

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