CN209014646U - 直测式霍尔传感器的电流检测电路和电机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种直测式霍尔传感器的电流检测电路和电机控制器，电流检测电路包括直测式霍尔传感器、电压电流转换电路、信号传输线路、电流电压转换电路和采样电路，直测式霍尔传感器向电压电流转换电路输出第一电压信号，电压电流转换电路将电压信号转换成电流信号，电压电流转换电路将电流信号通过信号传输线路发送至电流电压转换电路，电流电压转换电路将电流信号转换成第二电压信号，采样电路对第二电压信号进行采样并从输出采样信号。在霍尔传感器位置与控制单元的A/D转换接口位置比较远的情况下，经过电压电流转换电路变为电流信号，也无需放大电路，故本案抗干扰能力强，可以满足高性能、高可靠性的需要。

Description

直测式霍尔传感器的电流检测电路和电机控制器

技术领域

本实用新型涉及电流检测领域，尤其涉及一种直测式霍尔传感器的电流检测电路和电机控制器。

背景技术

电动车因其不燃烧汽油产生动力，具有环保、污染小的特点，在旅游景区等对环境要求较高的地方得到广泛的应用。现有的电动车设有一个交流电机控制器，用于将蓄电池输出的直流电源转换成三相交流电源并驱动电机转动。

电机控制器接收蓄电池输出的直流电，并将直流电逆变转换成交流电输出，继而实现对电机的驱动，而在驱动时是需要对驱动电流进行实时检测。

对于电流的检测，一般采用磁平衡式霍尔传感器，磁平衡式霍尔传感器的电流变比根据电流大小而不同，常见的有1000：1/2000/5000:1，输出电流信号需要通过电阻转换为电压信号。由于磁平衡霍尔输出的压摆率较小，取样电阻取值必须很小，一般在0.1欧姆至几十欧姆之间，电压无法达到CPU控制AD转换所需要的幅值，需要后续的放大电路进行放大。同时，磁平衡式霍尔传感器也存在成本高，磁平衡电路损耗大，故障率高等问题。

实用新型内容

本实用新型的第一目的是提供一种低成本高可靠性的基于直测式霍尔传感器的电流检测电路。

本实用新型的第二目的是提供一种低成本高可靠性的电机控制器。

为了实现本实用新型的第一目的，本实用新型提供一种基于直测式霍尔传感器的电流检测电路，其特征在于，包括直测式霍尔传感器、电压电流转换电路、信号传输线路、电流电压转换电路和采样电路，直测式霍尔传感器向电压电流转换电路输出第一电压信号，电压电流转换电路将电压信号转换成电流信号，电压电流转换电路将电流信号通过信号传输线路发送至电流电压转换电路，电流电压转换电路将电流信号转换成第二电压信号，采样电路对第二电压信号进行采样并从输出采样信号。

由上述方案可见，直测式霍尔电流传感器具有成本低、可靠性高等优点，并利用直测式霍尔电流传感器输出的电压信号，经过电压电流转换电路变为电流信号，将电流信号经过信号传输线路进行传输后，再转换为电压信号，最后可向处理单元输出采集信号，在霍尔传感器位置与控制单元的A/D转换接口位置比较远的情况下，也无需放大电路，故本案抗干扰能力强，可以满足高性能、高可靠性的需要。

更进一步的方案是，电压电流转换电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、三极管、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；第一电阻的第一端与直测式霍尔传感器连接，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端、第一运算放大器的正极输入端连接，第二电阻的第二端与第二运算放大器的输出端、第二运算放大器的负极输入端连接，第一运算放大器的负极与第三电阻的第一端连接，第三电阻的第二端接地，第一运算放大器的负极与第四电阻的第一端连接，第一运算放大器的输出端与第五电阻的第一端连接；三极管的基极与第五电阻的第二端连接，三极管的集电极与电源、第一电容连接，三极管的发射极与第六电阻的第一端、第四电阻的第二端连接，第二运算放大器的正极输入端与第六电阻的第二端连接、第二电容、信号传输线路的输入端连接。

更进一步的方案是，电压电流转换电路还包括第一滤波电路，第一滤波电路包括第七电阻和第三电容，第七电阻的第一端与直测式霍尔传感器连接，第七电阻的第二端与第一电阻的第一端、第三电容连接。

更进一步的方案是，电压电流转换电路还包括霍尔负载电阻，霍尔负载电阻连接在第七电阻的第一端和接地端之间。

由上可见，通过本案的电压电流转换电路，对直测式霍尔电流传感器实现高精度的电流转换。

更进一步的方案是，电流检测电路还包括输入保护电路，输入保护电路包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的正极与电源连接，第一二极管的负极与第二二极管的正极、采样电路连接，第二二极管的负极接地。

更进一步的方案是，电流电压转换电路包括第八电阻和第九电阻，第八电阻的第一端与信号传输线路的输出端连接，第八电阻的第二端与第九电阻的第一端、采样电路连接，第九电阻的第二端接地。

更进一步的方案是，采样电路包括采样电容，采样电容的第一端与第九电阻的第一端、采样电路的输出端连接，采样电容的第二端接地。

由上可见，通过本案的输入保护电路、电流电压转换电路和采样电路的设置，实现对电压的转换和采集，继而提高检测精度。

为了实现本实用新型的第二目的，本实用新型提供一种电机控制器，包括主控电路板，主控电路板上设置有电流检测电路和处理单元，电流检测电路采用上述方案的电流检测电路，采样电路向处理单元输出采样信号。

由上述方案可见，直测式霍尔电流传感器具有成本低、可靠性高等优点，并利用直测式霍尔电流传感器输出的电压信号，经过电压电流转换电路变为电流信号，将电流信号经过信号传输线路进行传输后，再转换为电压信号，最后可向处理单元输出采集信号，在霍尔传感器位置与控制单元的A/D转换接口位置比较远的情况下，也无需放大电路，故本案的电机控制抗干扰能力强，可以满足高性能、高可靠性的需要。

附图说明

图1是本实用新型电流检测电路实施例的系统框图。

图2是本实用新型电流检测电路实施例的电路图。

图3是本实用新型电流检测电路实施例中电流比对图。

图4是图3的波形放大图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参照图1，电机控制器包括主控电路板，主控电路板上设置有电流检测电路和处理单元15，电流检测电路包括直测式霍尔传感器10、电压电流转换电路11、信号传输线路AB、电流电压转换电路12、采样电路13和输入保护电路14。

参照图2，电压电流转换电路11包括第一运算放大器OP_AMP1、第二运算放大器OP_AMP2、三极管T1、第一电容C3、第二电容C2、第一电阻R3、第二电阻R6、第三电阻R4、第四电阻R5、第五电阻R7、第六电阻R8、第一滤波电路和霍尔负载电阻R1。霍尔负载电阻R1连接在第七电阻R2的第一端和接地端之间。第一滤波电路包括第七电阻R2和第三电容C1，第七电阻R2的第一端与直测式霍尔传感器10的信号输出端连接，第七电阻R2的第二端与第一电阻R3的第一端、第三电容C1连接。

第一电阻R3的第一端与第七电阻R2的第二端连接，第一电阻R3的第二端与第二电阻R6的第一端、第一运算放大器OP_AMP1的正极输入端连接，第二电阻R6的第二端与第二运算放大器OP_AMP2的输出端、第二运算放大器OP_AMP2的负极输入端连接，第一运算放大器OP_AMP1的负极与第三电阻R4的第一端连接，第三电阻R4的第二端接地，第一运算放大器OP_AMP1的负极与第四电阻R5的第一端连接，第一运算放大器OP_AMP1的输出端与第五电阻R7的第一端连接。

三极管T1的基极与第五电阻R7的第二端连接，三极管T1的集电极与电源、第一电容C3连接，第一电容C3的另一端接地，三极管T1的发射极与第六电阻R8的第一端、第四电阻R5的第二端连接，第二运算放大器OP_AMP2的正极输入端与第六电阻R8的第二端连接、第二电容C2、信号传输线路AB的输入端A连接，第二电容C2的另一端接地。

主控电路板可采用一块整体的基板，霍尔传感器和处理单元均设置在同一基板上，信号传输线路AB则为主控电路板的覆铜线路，主控电路板亦可采用分离设置的两块基板上，即霍尔传感器和处理单元均设置在不同基板上，信号传输线路AB则为覆铜线路、信号针孔和导线构成的传输线路。

直测式霍尔传感器10向电压电流转换电路11输出第一电压信号，电压电流转换电路11将电压信号转换成电流信号，电压电流转换电路11将电流信号通过信号传输线路AB发送至电流电压转换电路12。

电流电压转换电路12包括第八电阻R9和第九电阻R10，采样电路13包括采样电容C3，第八电阻R9的第一端与信号传输线路AB的输出端B连接，第八电阻R9的第二端与第九电阻R10的第一端、采样电容C3的第一端连接，第九电阻R10的第二端接地。

采样电容C3的第一端与第九电阻R10的第一端、采样电路13的输出端连接，采样电容C3的第二端接地。输入保护电路14包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1的正极与电源连接，第一二极管D1的负极与第二二极管D2的正极、采样电容C3的第一端连接，第二二极管D2的负极接地。第一二极管D1的负极用于与处理单元的AD输入端连接。电流电压转换电路12将电流信号转换成第二电压信号，采样电路13对第二电压信号进行采样并向处理单元15的AD输入端输出采样信号。

参照图3和图4，图3a和图4a是现有技术中采用直接检测电流的电流波形图，图3b和图4b是采用本方案进行电流检测的电流波形图，图4a是图3a的放大波形放大图，图4b是图3b的放大波形放大图。上述附图的实验环境为：霍尔传感器与处理单元分开设置，连接导线采用4芯屏蔽线，屏蔽线总距离15CM左右。可见图3a和图4a的噪音大且转矩脉动大，其干扰会影响性能。通过本案的设计，且由图3b和图4b可见，波形稳定且噪声小，且将为电路带来良好的稳定性。

由上述方案可见，直测式霍尔电流传感器具有成本低、可靠性高等优点，并利用直测式霍尔电流传感器输出的电压信号，经过电压电流转换电路变为电流信号，将电流信号经过信号传输线路进行传输后，再转换为电压信号，最后可向处理单元输出采集信号，在霍尔传感器位置与控制单元的A/D转换接口位置比较远的情况下，也无需放大电路，故本案的电机控制抗干扰能力强，可以满足高性能、高可靠性的需要。

需要说明的是，上述实施例只是本案的较佳实施例，在实际应用其具有更多的变换，本专利中霍尔供电可以是单极性电源，也可以是双极性电源，检测信号可以是直流、也可以是交流，均应该纳入该专利的保护范畴。另外关于输出端B的后级输入电路，还能够采用其他常规的输入电路，其也是能够实现本实用新型目的的。

Claims (8)

1.直测式霍尔传感器的电流检测电路，其特征在于，包括直测式霍尔传感器、电压电流转换电路、信号传输线路、电流电压转换电路和采样电路，所述直测式霍尔传感器向所述电压电流转换电路输出第一电压信号，所述电压电流转换电路将所述电压信号转换成电流信号，所述电压电流转换电路将所述电流信号通过所述信号传输线路发送至所述电流电压转换电路，所述电流电压转换电路将电流信号转换成第二电压信号，所述采样电路对所述第二电压信号进行采样并从输出采样信号。

2.根据权利要求1所述的直测式霍尔传感器的电流检测电路，其特征在于：

所述电压电流转换电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、三极管、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；

所述第一电阻的第一端与所述直测式霍尔传感器连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端、第一运算放大器的正极输入端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二运算放大器的输出端、所述第二运算放大器的负极输入端连接，所述第一运算放大器的负极与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地，所述第一运算放大器的负极与所述第四电阻的第一端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第五电阻的第一端连接；

所述三极管的基极与所述第五电阻的第二端连接，所述三极管的集电极与电源、所述第一电容连接，所述三极管的发射极与所述第六电阻的第一端、所述第四电阻的第二端连接，所述第二运算放大器的正极输入端与所述第六电阻的第二端连接、所述第二电容、所述信号传输线路的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的直测式霍尔传感器的电流检测电路，其特征在于：

所述电压电流转换电路还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路包括第七电阻和第三电容，所述第七电阻的第一端与所述直测式霍尔传感器连接，所述第七电阻的第二端与所述第一电阻的第一端、第三电容连接。

4.根据权利要求3所述的直测式霍尔传感器的电流检测电路，其特征在于：

所述电压电流转换电路还包括霍尔负载电阻，所述霍尔负载电阻连接在所述第七电阻的第一端和接地端之间。

5.根据权利要求1至4任一项所述的直测式霍尔传感器的电流检测电路，其特征在于：

所述电流检测电路还包括输入保护电路，所述输入保护电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极与电源连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极、所述采样电路连接，所述第二二极管的负极接地。

6.根据权利要求5所述的直测式霍尔传感器的电流检测电路，其特征在于：

所述电流电压转换电路包括第八电阻和第九电阻，所述第八电阻的第一端与所述信号传输线路的输出端连接，所述第八电阻的第二端与所述第九电阻的第一端、所述采样电路连接，所述第九电阻的第二端接地。

7.根据权利要求6所述的直测式霍尔传感器的电流检测电路，其特征在于：

所述采样电路包括采样电容，所述采样电容的第一端与所述第九电阻的第一端、所述采样电路的输出端连接，所述采样电容的第二端接地。

8.电机控制器，包括主控电路板，所述主控电路板上设置有电流检测电路和处理单元，所述电流检测电路采用上述权利要求1至7任一项所述的直测式霍尔传感器的电流检测电路，所述采样电路向所述处理单元输出所述采样信号。