CN211043483U - 一种霍尔电流采样电路 - Google Patents

Abstract

一种霍尔电流采样电路，可解决现有的霍尔电流采样电路抗扰性和鲁棒性较差的技术问题。包括霍尔传感器、模拟量输入处理电路和基准电源产生电路；所述基准电源产生电路产生供电给霍尔传感器供电，模拟量输入处理电路对霍尔传感器回馈的模拟量进行处理采集，共同组成霍尔电流采样电路。本实用新型霍尔电流采样电路对霍尔产生的0到5V模拟量电压信号进行了有效处理，系统抗干扰能力强，精度高，具有极佳的鲁棒性和实用性。采用汽车级运放用于缓冲放大、隔离、阻抗变换。放大驱动的电流同时利用运放比较高的共模抑制比来实现隔离噪声作用，此外降低输出阻抗，提高带负载能力。

Description

一种霍尔电流采样电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，具体涉及一种霍尔电流采样电路。

背景技术

目前国内霍尔电流采样电路都比较简单，其抗扰性和鲁棒性都不足够，精度可能也会有偏差，实验室的测试状态可能比较良好，但是在新能源汽车上，由于采用大量电子设备控制器以及大功率的电控件如电机驱动器和电机，而产生大量的电磁干扰，汽车内部的点火系统、电源、线路以及静电等引起的电磁能量会导致控制器霍尔电流采样的漂移。同时随着产业化进程，生产过程中难免会出现线束连接异常，同时在维护过程中由于人员疏忽导致的安装错误等，对于系统的损坏可能是部分元器件损坏，也可能是控制器烧毁，甚至是整车线束燃烧导致的起火危害。所以在硬件设计中，一方面要考虑满足功能和性能，另一方面要考虑鲁棒性和抗扰性。

实用新型内容

本实用新型提出的一种霍尔电流采样电路，可解决现有的霍尔电流采样电路抗扰性和鲁棒性较差的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种霍尔电流采样电路，包括霍尔传感器、模拟量输入处理电路和基准电源产生电路；

所述基准电源产生电路产生供电给霍尔传感器供电，模拟量输入处理电路对霍尔传感器回馈的模拟量进行处理采集，共同组成霍尔电流采样电路。

进一步的，所述模拟量输入处理电路包括输入霍尔模拟量信号Hall.INA1接入电容CII4的2脚，电容CII4的1脚接地，同时电容CII4的2脚与充当保险丝的电阻FSII1的1脚相连，电阻FSII1的2脚与二极管TVS DII1的1脚相连，TVS DII1的2脚接地；同时TVS DII1的1脚与电阻RII4的1脚相连，电阻RII4的2脚与电阻RII1的1脚相连，电阻RII1的2脚与电容CII2的1脚相连，电容CII2的2脚接地；同时电容CII2的1脚与电阻RII2的1脚相连，电阻RII2的2脚与电容CII3的1脚相连，电容CII3的2脚接地；同时CII3的1脚与运放放大器UII1的3脚相连，运算放大器UII1的2脚与其1脚相连，其4脚接5V电源，其11脚接地；同时运算放大器UII1的1脚与电阻RII3的1脚相连，电阻RII3的2脚与电容CII5的1脚相连，电容CII5的2脚接地，电阻RII3的2脚输出处理后的信号HallA.VAL1到MCU的AD口进行采集。

进一步的，所述基准电源产生电路包括系统供电电源12V接入电源芯片UII2的6脚，同时与电容CA1的1脚，电容CA2的1脚相连，电容CA1与电容CA2的2脚接地；

基准电源控制信号5V.II.EN连接电阻RP1的1脚，电阻RP1的2脚接入UII2的3脚控制使能；UII2的2脚、4脚、5脚接地；UII2的1脚接电容CII8的1脚，电容CII8的2脚接地；同时电容CII8的1脚与电容CII7的1脚相连，电容CII7的2脚接地；同时电容CII7的1脚与电容CII6的1脚相连，电容CII6的2脚接地；同时电容CII6的1脚与TVS DII2的1脚相连，TVS DII2的2脚接地；同时TVS DII2的1脚接充当保险丝的电阻FSII2的1脚，电阻FSII2的2脚接输出给霍尔供电电源Hall.PWR+；同时GND连接电阻FSII3的1脚，FSII3的2脚接电源地Hall.PWR-。

由上述技术方案可知，本实用新型霍尔电流采样电路对霍尔产生的0到5V模拟量电压信号进行了有效处理，系统抗干扰能力强，精度高，具有极佳的鲁棒性和实用性。采用汽车级运放用于缓冲放大、隔离、阻抗变换。放大驱动的电流同时利用运放比较高的共模抑制比来实现隔离噪声作用，此外降低输出阻抗，提高带负载能力。采用电阻过流保护，在系统发生过流事件损失很小的器件，但不至于发生系统危害性异常。采用TVS吸收高达数千瓦的浪涌功率，采用C0G材料的电容吸收ESD静电，在有静电或浪涌条件下能够更快的恢复正常。

本实用新型的有益效果是：

1)整体构成电路简单，但精度高、可靠性好。

2)抗扰性强，鲁棒性健壮。

3)具备给外部霍尔部件的高精度供电。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例所述的霍尔电流采样电路，包括霍尔传感器、模拟量输入处理电路和基准电源产生电路；

所述基准电源产生电路产生供电给霍尔传感器供电，模拟量输入处理电路对霍尔传感器回馈的模拟量进行处理采集，共同组成霍尔电流采样电路；

霍尔电流采样电路，包括一组模拟量输入处理电路、一组基准电源产生电路。其中模拟量输入处理电路包括前端滤波电路，前端保护电路，缓冲隔离电路；其中，前端滤波保护电路由过流保护电阻，浪涌保护TVS管，限流电阻，π型滤波电路组成，滤波灵敏度高，滤波结果平稳。缓冲隔离电路采用汽车级运放，后端采用RC滤波电路。相比一般采样电路，保护全面，性能优越。前端滤波保护电路的输出作为缓冲隔离电路的输入；

所述基准电源产生电路包括前端输入滤波电路，电源产生电路，输出保护电路。前端输入滤波电路由不同容值的电容组成，其截止频率不同覆盖不同的噪声滤波范围；电源产生电路采用汽车级LDO,其散热效果极佳；输出滤波保护电路采用不同容值电容滤除不同频率的输出噪声，同时增加TVS防止后端过载。前端输入滤波电路的输出作为电源产生电路的输入，电源产生电路的输出作为输出滤波保护电路的输入。

以下对本实施例的电路结构具体说明：

输入霍尔模拟量信号Hall.INA1接入电容CII4(10nF,C0G/50V,0603)2脚，电容CII4的1脚接地，同时其2脚与充当保险丝的电阻FSII1(0R，0603)的1脚相连，电阻FSII1的2脚与TVS DII1(SMBJ6.0CA)的1脚相连，TVS DII1的2脚接地；同时TVS DII1的1脚与电阻RII4(100K，0603)的1脚相连，电阻RII4的2脚与电阻RII1(1K，0603)的1脚相连，电阻RII1的2脚与电容CII2(100nF/100V，0603)的1脚相连，电容CII2的2脚接地；同时电容CII2的1脚与电阻RII2(5.1K，0603)的1脚相连，电阻RII2的2脚与电容CII3(100nF/100V，0603)的1脚相连，电容CII3的2脚接地；同时CII3的1脚与运放放大器UII1(OPA4348-Q1)的3脚相连，运算放大器UII1的2脚与其1脚相连，其4脚接5V电源5VA.II，其11脚接地；同时运算放大器UII1的1脚与电阻RII3(1K，0603)的1脚相连，电阻RII3的2脚与电容CII5(100nF/100V，0603)的1脚相连，电容CII5的2脚接地，电阻RII3的2脚输出处理后的信号HallA.VAL1到MCU的AD口进行采集。

系统供电电源12V接入电源芯片UII2(R1524N050B-TR-#E)的6脚，同时与电容CA1(100nF/100V，0603)的1脚，电容CA2(1uF/50V，0805)的1脚相连，电容CA1与电容CA2的2脚接地；基准电源控制信号5V.II.EN连接电阻RP1(1K，0603)的1脚，电阻RP1的2脚接入UII2的3脚控制使能；UII2的2脚、4脚、5脚接地；UII2的1脚接电容CII8(100nF/100V，0603)的1脚，电容CII8的2脚接地；同时电容CII8的1脚与电容CII7(1uF/50V，0805)的1脚相连，电容CII7的2脚接地；同时电容CII7的1脚与电容CII6(10uF/16V，1206)的1脚相连，电容CII6的2脚接地；同时电容CII6的1脚与TVS DII2(SMBJ6.0CA MIL)的1脚相连，TVS DII2的2脚接地；同时TVS DII2的1脚接充当保险丝的电阻FSII2(0R，0603)的1脚，电阻FSII2的2脚接输出给霍尔供电电源Hall.PWR+；同时GND连接电阻FSII3(0R，0603)的1脚，FSII3的2脚接电源地Hall.PWR-。

由上可知，本实用新型实施例采用0R电阻FSII1充当保险丝防止输入过流，采用SMB封装钳卫电压6V的TVS DII1防止输入浪涌冲击，采用10nF/50V,C0G材质的电容CII4防止静电；采用100K电阻RII4下拉以使在无模拟量输入条件下，系统采样值为0，防止静态线噪干扰，采用电容CII4、电阻RII1、电容CII2、电阻RII2、电容CII3组成二级π型滤波，采用运算放大器UII1达到缓冲隔离作用，输出后端采用电阻RII3、电容CII5组成RC滤波电路。

同时，本实施例采用不同容值的电容CA1、CA2用于不能频段的输入电源噪声滤波，采用1K电阻RP1限制电源芯片使能控制脚的输入电流，采用采用不同容值的电容CII6、CII7、CII8用于不能频段的输出电源噪声滤波，采用SMB封装钳卫电压6V的TVS DII1防止5V输出端口钳卫保护，以防止外部反向的浪涌冲击，采用0R电阻FSII2充当保险丝防止输出过流，也防止外部反向的过流冲击，采用0R电阻FSII3做地隔离，防止输出线过长引起的地平面不等电势造成共模偏差。

具体的说本实用新型的具体型号如下：

信号缓冲隔离运算放大器UII1为OPA4348-Q1。

电源芯片UII2为R1524N050B-TR-#E，其精度可以达到千分之六。

ESD电容采用C0G材料，其容值为10nF，封装为0603。

TVS DII1、DII2型号为SMBJ6.0CA MIL。

电源芯片UII12采用R1524N050B-TR-#E。

运算放大器UII1A采用OPA4348-Q1。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种霍尔电流采样电路，应用于新能源汽车上，其特征在于：包括霍尔传感器、模拟量输入处理电路和基准电源产生电路；

所述基准电源产生电路产生供电给霍尔传感器供电，模拟量输入处理电路对霍尔传感器回馈的模拟量进行处理采集，共同组成霍尔电流采样电路；

所述模拟量输入处理电路包括前端滤波保护电路和缓冲隔离电路；

所述基准电源产生电路包括前端输入滤波电路，电源产生电路，输出滤波保护电路。

2.根据权利要求1所述的霍尔电流采样电路，其特征在于：所述模拟量输入处理电路包括输入霍尔模拟量信号Hall.INA1接入电容CII4的2脚，电容CII4的1脚接地，同时电容CII4的2脚与充当保险丝的电阻FSII1的1脚相连，电阻FSII1的2脚与二极管TVS DII1的1脚相连，TVS DII1的2脚接地；同时TVS DII1的1脚与电阻RII4的1脚相连，电阻RII4的2脚与电阻RII1的1脚相连，电阻RII1的2脚与电容CII2的1脚相连，电容CII2的2脚接地；同时电容CII2的1脚与电阻RII2的1脚相连，电阻RII2的2脚与电容CII3的1脚相连，电容CII3的2脚接地；同时CII3的1脚与运放放大器UII1的3脚相连，运算放大器UII1的2脚与其1脚相连，其4脚接5V电源，其11脚接地；同时运算放大器UII1的1脚与电阻RII3的1脚相连，电阻RII3的2脚与电容CII5的1脚相连，电容CII5的2脚接地，电阻RII3的2脚输出处理后的信号HallA.VAL1到MCU的AD口进行采集。

3.根据权利要求2所述的霍尔电流采样电路，其特征在于：所述基准电源产生电路包括系统供电电源12V接入电源芯片UII2的6脚，同时与电容CA1的1脚，电容CA2的1脚相连，电容CA1与电容CA2的2脚接地；

基准电源控制信号5V.II.EN连接电阻RP1的1脚，电阻RP1的2脚接入UII2的3脚控制使能；UII2的2脚、4脚、5脚接地；UII2的1脚接电容CII8的1脚，电容CII8的2脚接地；同时电容CII8的1脚与电容CII7的1脚相连，电容CII7的2脚接地；同时电容CII7的1脚与电容CII6的1脚相连，电容CII6的2脚接地；同时电容CII6的1脚与TVS DII2的1脚相连，TVS DII2的2脚接地；同时TVS DII2的1脚接充当保险丝的电阻FSII2的1脚，电阻FSII2的2脚接输出给霍尔供电电源Hall.PWR+；同时GND连接电阻FSII3的1脚，FSII3的2脚接电源地Hall.PWR-。

4.根据权利要求3所述的霍尔电流采样电路，其特征在于：所述电容CII4采用10nF/50V,C0G材质的电容。

5.根据权利要求4所述的霍尔电流采样电路，其特征在于：所述信号缓冲隔离运算放大器UII1的型号为OPA4348-Q1。

6.根据权利要求5所述的霍尔电流采样电路，其特征在于：电源芯片UII12采用型号R1524N050B-TR-#E。

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