CN208508828U - 采样电路及电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种采样电路及电机控制系统，该采样电路包括：采样模块，包括MOS管，所述采样模块用于通过所述MOS管的内阻对电路中的电流进行采样；温度检测模块，设置在所述采样模块周围，用于反馈所述采样模块的温度大小；信号传输端，与所述MOS管电性连接，用于将所述MOS管的电压传输至控制芯片，以使得所述控制芯片根据所述MOS管的电压及内阻计算得到流经所述MOS管的电流大小。可以节省电路中的采样器件，降低了产品的成本，并且通过温度检测模块反馈温度大小，提高了电流检测的精度。

Description

采样电路及电机控制系统

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种电机控制系统的采样电路。

背景技术

随着智能控制设备的不断发展与进步，如何提升设备的安全性成为产品研发的重点。在电机控制系统中，通常都需要进行电流采样以实现对电路的监控，传统的电流采样电路中，通过电流采样电阻将电流信号转化为电压信号，经过放大滤波等处理后发送给单片机。在一些控制场合中，由于电流较大，经常需要一些功率较大的金属电阻，其体积较大，有插入损耗，发热较高，成本也高，增加了电路的复杂性，不利于产品的小型化和低成本。

实用新型内容

本申请实施例提供一种特提出了一种采样电路及电机控制系统，可以节省电路中的采样器件，降低产品成本。

一种采样电路，应用于电机控制系统，包括：

采样模块，包括MOS管，所述采样模块用于通过所述MOS管的内阻对电路中的电流进行采样；

温度检测模块，设置在所述采样模块周围，用于反馈所述采样模块的温度大小；

信号传输端，与所述MOS管电性连接，用于将所述MOS管的电压传输至控制芯片，以使得所述控制芯片根据所述MOS管的电压及内阻计算得到流经所述MOS管的电流大小。

可选的，在其中一个实施例中，还包括负载，所述负载、温度检测模块、采样模块、信号传输端依次电性连接，所述采样模块用于采集所述负载的电流大小。

可选的，在其中一个实施例中，所述温度检测模块包括热敏电阻，所述热敏电阻设置在所述MOS管周围，所述热敏电阻检测的温度值用于反馈所述MOS管的内阻值。

可选的，在其中一个实施例中，所述信号传输端包括第一信号传输端和第二信号传输端，所述第一信号传输端与所述MOS管的源极电性连接，所述第二信号传输端与所述MOS管的漏极电性连接，所述信号传输端用于将所述MOS管的源极和漏极两端的电压分别传输至控制芯片。

可选的，在其中一个实施例中，所述MOS管的内阻与温度大小呈线性关系。

可选的，在其中一个实施例中，所述MOS管为NMOS管。

可选的，在其中一个实施例中，所述信号传输端为运算放大器的输入引脚，所述运算放大器的同相输入端与所述MOS管的源极电性连接，所述运算放大器的反相输入端与所述MOS管的漏极电性连接，所述运算放大器用于对所述MOS管的电压信号进行放大处理。

一种电机控制系统，包括：电性连接的采样电路和控制模块，所述采样电路用于对流经负载的电流进行采样，所述控制模块用于根据所述采样电路采集的电流大小对负载进行过流保护。

可选的，在其中一个实施例中，所述采样电路包括MOS管，所述采样电路用于通过所述MOS管的内阻对电路中的电流进行采样，所述控制模块用于根据所述MOS管的电压及内阻计算得到流经所述MOS管的电流大小。

可选的，在其中一个实施例中，还包括报警模块，所述报警模块与所述控制模块电性连接，所述报警模块用于在系统过载时发出报警。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

上述采样电路及电机控制系统，通过采样模块中的MOS管的内阻对电路中的电流进行采样，通过温度检测模块反馈所述采样模块的温度大小，通过信号传输端将所述MOS管的电压传输至控制芯片，以使得所述控制芯片根据所述MOS管的电压及内阻计算得到流经所述MOS管的电流大小。通过上述采样电路，可以节省电路中的采样器件，降低了产品的成本，并且通过温度检测模块反馈温度大小，提高了电流检测的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

其中：

图1为一个实施例中采样电路的结构框图；

图2为一个实施例中采样电路的电路示意图；

图3为一个实施例中温度检测模块的电路示意图；

图4为另一个实施例中采样电路的电路示意图；

图5为一个实施例中电机控制系统给的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一端口称为第二端口，且类似地，可将第二端口为第一端口。第一端口和第二端口两者都是端口，但其不是同一端口。

以下提供一种采样电路，应用于电机控制系统，如图1所示，该采样电路100包括温度检测模块110、采样模块120和信号传输端130，温度检测模块110设置在采样模块120周围，采样模块120和信号传输端130电性连接。其中，采样模块120包括MOS管，也即是金属-氧化层-半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，采样模块120用于通过MOS管的内阻对电路中的电流进行采样；温度检测模块110用于反馈采样模块120的温度大小；信号传输端130与MOS管电性连接，用于将所述MOS管的电压传输至控制芯片，以使得所述控制芯片根据所述MOS管的电压及内阻计算得到流经所述MOS管的电流大小。

通过上述采样电路，可以节省电路中的采样器件，降低了产品的成本，并且通过温度检测模块反馈温度大小，提高了电流检测的精度。

在一个具体的实施例中，如图2所示，该采样电路还包括负载，负载、采样模块120、信号传输端130依次电性连接，采样模块120与负载串联，信号传输端130与采样模块120并联，采样模块120用于采集所述负载的电流大小。进一步的，该采样路还包括电阻R1和控制电路，电阻R1的一端与采样模块120连接，另一端与控制电路连接；电阻R1用于对采样模块120进行限流，以提高EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)特性。所述控制电路用于根据控制芯片发出的控制指令对负载进行控制。

可选的，采样模块120包括MOS管Q1，MOS管Q1的源极与负载连接、漏极接地、栅极与电阻R1连接；信号传输端130包括第一信号传输端和第二信号传输端，所述第一信号传输端与MOS管Q1的源极电性连接，所述第二信号传输端与MOS管Q1的漏极电性连接，信号传输端130用于将MOS管Q1的源极和漏极两端的电压分别传输至控制芯片。

需要说明的是，MOS管可以是NMOS管，也可以是PMOS管，第一信号传输端与第二信号传输端可以是控制芯片的信号输入端，也可以是运算放大器的信号输入端，控制芯片可以是单片机、上位机、仪表等。

在一个具体的实施例中，如图3所示，温度检测模块110包括热敏电阻RT，热敏电阻RT的一端接地、另一端与电阻R3连接，电阻R3的一端接5V电压，控制芯片的信号输入端口连接在热敏电阻RT与电阻R3之间。其中，电阻R3为上拉电阻，用于起到分压作用。控制芯片的信号输入端口用于将热敏电阻反馈的模拟信号转换为数字信号以获得温度大小。热敏电阻RT设置在MOS管周围，热敏电阻RT检测的温度值用于反馈所述MOS管的内阻值，热敏电阻RT在物理上靠近MOS管，能够反应出MOS管的真实温度，提高检测精度，降低误差。需要说明的是，温度检测模块110还可以包括温度传感器。

进一步的，由采样模块120采集的电压经信号传输端130传输至芯片的电流采集端口，由芯片进行放大和计算，通过欧姆定律计算得到电路中的采样电流，进而通过分析电路中的电流大小实现对电路的控制。

举例来说，电机控制系统根据采样后的电路中电流大小来实现对电机工作状态的判断，并根据判断结果进行相应处理。当采样获得的电流极低时，例如电流值为0A，则可判断为电机处于断路状态，此时系统发出“电机断路”的提示信息，以提醒维修人员检查电机的线路情况。当采样获得的电流较小时，例如电流值处于0A～2A，则可判断为电机转动但负载断开，也即是处于空载状态，此时系统可以显示“电机空载”的提示信息。当采样获得的电流处于正常范围时，例如电流值处于5A～13A，则可判断为电机正常转动，系统可以不进行处理。当采样获得的电流较大时，例如电流值大于15A，则可判断为电机处于过载状态，此时系统可以进行报警提示，并自动进行过载保护。

进一步的，MOS管的内阻与温度大小呈线性关系，也即当电路中的温度上升，MOS管的内阻随之增大。在电路处理过程中，为了提高检测精度，消除由于温度变化带来的MOS管开通时源极和漏极之间的电阻值漂移的问题，通过温度检测模块可以获取采样模块的温度大小，并经过计算可以获得MOS管的当前内阻值，从而补偿了温度变化而带来的电阻阻值漂移。具体的，通过热敏电阻可以获取MOS管所处环境的温度值，通过该温度值获得MOS管的内阻值，例如常温下MOS管的内阻为20mΩ，当温度上升至150℃时MOS管的内阻为40mΩ，根据不同温度下MOS管的内阻值计算流经MOS管的电流值，提高了电流检测的精度。

本实施例提供的采样电路，通过将MOS管的开通电阻作为电流采样电阻，可以省去现有的采样电阻，降低产品的复杂程度，减小插入损耗，降低PCB面积，降低了产品成本。

在一个具体的实施例中，如图3所示，所述信号传输端为运算放大器的输入引脚，所述运算放大器的同相输入端与所述MOS管的源极电性连接，所述运算放大器的反相输入端与所述MOS管的漏极电性连接，所述运算放大器用于对所述MOS管的电压信号进行放大处理。具体的，MOS管Q1的源极经过电阻R1连接至运算放大器U1的同相输入端3，MOS管Q1的漏极接地，并经过电阻R2连接至运算放大器U1的反相输入端2，电阻R3与电阻R1并联，电阻R4的一端与运算放大器U1的反相输入端2连接，另一端与运算放大器U1的输出端1连接。运算放大器U1通过采集MOS管Q1两端的电压，并将采集的电压信号放大，能够更精确的计算出流经MOS管的电流大小。进一步的，运算放大器U1的输出端1可以与滤波器连接，也可以直接与控制芯片连接。

本实施例提供的采样电路，通过将MOS管的开通电阻作为电流采样电阻，可以省去现有的采样电阻，降低产品的复杂程度，减小插入损耗，降低PCB面积，降低了产品成本。

基于相同的发明构思，以下提供一种电机控制系统，如图4所示，该电机控制系统包括采样电路410、控制模块420和报警模块430，采样电路410、控制模块420和报警模块430依次电性连接，采样电路410用于对流经负载的电流进行采样，控制模块420用于根据采样电路410采集的电流大小对负载进行过流保护，报警模块430用于在系统过载时发出报警。

进一步的，采样电路包括MOS管，采样电路410用于通过所述MOS管的内阻对电路中的电流进行采样，控制模块420用于根据所述MOS管的电压及内阻计算得到流经所述MOS管的电流大小。

在一个具体的实施例中，电机控制系统根据采样后的电路中电流大小来实现对电机工作状态的判断，并根据判断结果进行相应处理。当采样电路410获得的电流极低时，例如电流值为0A，则控制模块420判断为电机处于断路状态，此时系统发出“电机断路”的提示信息，以提醒维修人员检查电机的线路情况。当采样电路410获得的电流较小时，例如电流值处于0A～2A，则控制模块420判断为电机转动但负载断开，也即是处于空载状态，此时系统可以显示“电机空载”的提示信息。当采样电路410获得的电流处于正常范围时，例如电流值处于5A～13A，则控制模块420判断为电机正常转动，系统可以不进行处理。当采样电路410获得的电流较大时，例如电流值大于15A，则控制模块420判断为电机处于过载状态，此时报警模块430可以进行报警提示，并自动进行过载保护。

上述电机控制系统，可以节省电路中的采样器件，降低了产品的成本，并且通过温度检测模块反馈温度大小，提高了电流检测的精度。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种采样电路，应用于电机控制系统，其特征在于，包括：

采样模块，包括MOS管，所述采样模块用于通过所述MOS管的内阻对电路中的电流进行采样；

温度检测模块，设置在所述采样模块周围，用于反馈所述采样模块的温度大小；

信号传输端，与所述MOS管电性连接，用于将所述MOS管的电压传输至控制芯片，以使得所述控制芯片根据所述MOS管的电压及内阻计算得到流经所述MOS管的电流大小。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括负载，所述负载、采样模块、信号传输端依次电性连接，所述采样模块用于采集所述负载的电流大小。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述温度检测模块包括热敏电阻，所述热敏电阻设置在所述MOS管周围，所述热敏电阻检测的温度值用于反馈所述MOS管的内阻值。

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述信号传输端包括第一信号传输端和第二信号传输端，所述第一信号传输端与所述MOS管的源极电性连接，所述第二信号传输端与所述MOS管的漏极电性连接，所述信号传输端用于将所述MOS管的源极和漏极两端的电压分别传输至控制芯片。

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述MOS管的内阻与温度大小呈线性关系。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述MOS管为NMOS管。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述信号传输端为运算放大器的输入引脚，所述运算放大器的同相输入端与所述MOS管的源极电性连接，所述运算放大器的反相输入端与所述MOS管的漏极电性连接，所述运算放大器用于对所述MOS管的电压信号进行放大处理。

8.一种电机控制系统，其特征在于，包括：电性连接的采样电路和控制模块，所述采样电路用于对流经负载的电流进行采样，所述控制模块用于根据所述采样电路采集的电流大小对负载进行过流保护。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述采样电路包括MOS管，所述采样电路用于通过所述MOS管的内阻对电路中的电流进行采样，所述控制模块用于根据所述MOS管的电压及内阻计算得到流经所述MOS管的电流大小。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与所述控制模块电性连接，所述报警模块用于在系统过载时发出报警。