CN212723078U - 用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路 - Google Patents

Abstract

一种用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路，无刷直流电机驱动控制系统包括主控制器和逆变驱动电路。电流检测电路包括电流采样电路、滤波电路、放大电路和滞环比较电路；电流采样电路的输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端分别与主控制器的电流信号输入端和滞环比较电路的第一输入端连接；滞环比较电路的第二输入端与基准电压连接，滞环比较电路的输出端与逆变驱动电路的控制输入端连接，滞环比较电路用于将放大电路的输出电压与基准电压进行比较，在放大电路的输出电压高于基准电压时向逆变驱动电路发送关断信号。本实用新型采样精度高，采样范围广，并具有过流保护功能。

Description

用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术，尤其涉及用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路。

背景技术

图1示出了现有的无刷直流电机驱动控制系统的原理框图。在无刷直流电机驱动控制系统中，采用霍尔传感器对无刷直流电动机转子位置进行检测，霍尔传感器将转子位置的磁信号转换成控制电机定子电枢绕组适时导通的三相逆变电路所需要的逻辑控制电信号，以确保定子能够产生跳变的磁场，在与主磁场的作用下使转子不断旋转。此外，无刷直流电动机的恒转速功能是通过锁相环结合PID 的控制策略加以实现的，而转速所需电机的实际转速值是由主控制器（图中主控制器的示例是型号为TMS320DSP2812的DSP芯片）的CAP 功能捕获霍尔传感器的信号计算出来的，经过优化的锁相环控制由速度控制器完成转速环的调整。直流母线上的采样电阻作为电流检测电路，以实现对母线电流的采集，并且经DSP芯片的ADC 功能模块处理后，在电流控制器的作用下实现电流闭环的控制；最后，通过转速、电流双闭环来控制DSP 输出的六路PWM 控制信号的占空比实现无刷直流电机恒转速控制。恒功率功能则是通过控制直流母线电流值实现的一种近似的恒功率控制。

现有的用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路仅由直流母线采样电阻构成，采样精度差，采样范围窄，而且缺乏保护功能。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路，其采样精度高，采样范围广，并具有过流保护功能。

本实用新型实施例提供了一种用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路，无刷直流电机驱动控制系统包括主控制器和逆变驱动电路，主控制器的输出端与逆变驱动电路的输入端电连接，其特点在于，电流检测电路包括电流采样电路、滤波电路、放大电路和滞环比较电路；电流采样电路的输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端分别与主控制器的电流信号输入端和滞环比较电路的第一输入端连接；滞环比较电路的第二输入端与基准电压连接，滞环比较电路的输出端与逆变驱动电路的控制输入端连接，滞环比较电路用于将放大电路的输出电压与基准电压进行比较，在放大电路的输出电压高于基准电压时向逆变驱动电路发送关断信号，以关断逆变驱动电路。

本实用新型至少具有以下优点：

1、本实用新型实施例的电流检测电路设有滤波电路和放大电路，能够对电流采样电路输出的与采样电流成比例的电压信号进行滤波和放大，从而能够提高电流采样精度和拓宽电流采样范围；

2、本实用新型实施例的电流检测电路设有滞环比较电路，滞环比较电路将经过滤波、放大后的采样信号与基准电压进行比较，在过流时向逆变驱动电路发送关断信号，以关断逆变驱动电路。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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示出了现有的无刷直流电机驱动控制系统的原理框图。

图2示出了根据本实用新型一实施例的电流检测电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

图2示出了根据本实用新型一实施例的电流检测电路的电路原理图。请参阅图2。根据本实用新型一实施例的一种用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路包括电流采样电路1、滤波电路2、放大电路3和滞环比较电路4。

电流采样电路1与现有的电流采样电路的结构相同，由串联在直流母线上的电流采样电阻构成，其输出与采样的母线电流成比例的电压信号。电流采样电路1的输出端与滤波电路2的输入端连接，滤波电路2的输出端与放大电路3的输入端连接。在本实施例中，滤波电路为RC滤波电路，由电阻R12和电容C6组成。

放大电路3的输出端分别与无刷直流电机驱动控制系统的主控制器的电流信号输入端和滞环比较电路4的第一输入端连接。本实施例中，主控制器为DSP芯片，型号为TMS320DSP2812，DSP芯片的模数转换ADC接口构成主控制器的电流信号输入端。

放大电路3包括运算放大器U3A、电阻R10、电阻R13、电容C4和电阻R8。滤波电路的输出端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与运算放大器U3A的正相端连接。电阻R10的一端与运算放大器U3A的反相端连接，电阻R10的另一端接地；电阻R8的一端和电容C4的一端均与运算放大器U3A的反相端连接，电阻R8的另一端和电容C4的另一端均与运算放大器U3A的输出端连接。

进一步地，本实施例的电流检测电路包括电容C5，电容C5的一端与运算放大器U3A的输出端连接，电容C5的另一端接地。

滞环比较电路4的第二输入端与基准电压V1连接，滞环比较电路4的输出端与无刷直流电机驱动控制系统的逆变驱动电路的控制输入端连接，滞环比较电路4用于将放大电路3的输出电压与基准电压进行比较，在放大电路3的输出电压高于基准电压时向逆变驱动电路发送关断信号，以关断逆变驱动电路。

在本实施例中，基准电压V1为分压电路的输出电压，该分压电路由串联在5V与地之间的电阻R14和电阻R18所构成。逆变驱动电路由型号为IR2110的驱动芯片构成，该驱动芯片的关断引脚（SD引脚）构成逆变驱动电路的控制输入端。

滞环比较电路包括运算放大器U3B、电阻R15、电阻R17、电阻R16和电阻R20。运算放大器U3B的反相端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与基准电压V1连接。运算放大器U3B的正相端与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与放大电路3的输出端连接；电阻R16的一端与运算放大器U3B的输出端连接，电阻R16的另一端与电阻R20的一端连接；电阻R20的另一端与运算放大器U3B的正相端连接；电阻R16的另一端与电阻R20的一端的共接点连接逆变驱动电路的控制输入端。

进一步地，本实施例的电流检测电路包括电容C7，电容C7的一端与运算放大器U3B的负电源输入端连接，电容C7的另一端分别连接电阻R16的另一端、电阻R20的一端和逆变驱动电路的控制输入端。

无刷直流电机驱动控制系统在两种情况下会出现过流现象，一种情况是：电机在起动过程或较低转速工作时，转子主磁通切割定子电枢绕组所产生的反电动势就会相对很小，因而会产生很大的电流冲击，另一种情况是：电机在遇到堵转或在较重负载的状态下工作时，长时间处于这种状态电机电流将会远远超过电机允许值。电机在这两种情况下工作对其性能以及使用寿命都会造成影响。

在本实施例中，电流采样电路输出的电压信号经滤波、放大后分成两路，一路发送给DSP 芯片的模数转换ADC接口，AD 采样获得直流母线电流值经DSP芯片进行调节来实现无刷直流电动机恒功率功能以及电流环控制的反馈电流；另一路发送到滞环比较电路的运算放大器U3B的正相输入端，与代表过流的基准电压进行比较，在过流时向逆变驱动电路发送关断信号，以关断逆变驱动电路的输出，从而实现过流保护的功能，使系统更加安全可靠。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路，所述无刷直流电机驱动控制系统包括主控制器和逆变驱动电路，所述主控制器的输出端与所述逆变驱动电路的输入端电连接，其特征在于，所述电流检测电路包括电流采样电路、滤波电路、放大电路和滞环比较电路；

所述电流采样电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与所述放大电路的输入端连接，所述放大电路的输出端分别与所述主控制器的电流信号输入端和所述滞环比较电路的第一输入端连接；所述滞环比较电路的第二输入端与基准电压连接，所述滞环比较电路的输出端与所述逆变驱动电路的控制输入端连接，滞环比较电路用于将所述放大电路的输出电压与所述基准电压进行比较，在所述放大电路的输出电压高于所述基准电压时向所述逆变驱动电路发送关断信号，以关断所述逆变驱动电路。

2.根据权利要求1所述的用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路，其特征在于，所述滤波电路为RC滤波电路。

3.根据权利要求1所述的用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路，其特征在于，所述放大电路包括运算放大器U3A、电阻R10、电阻R13、电容C4和电阻R8；

所述滤波电路的输出端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与运算放大器U3A的正相端连接；

运算放大器U3A的反相端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端接地；电阻R8的一端和电容C4的一端均与运算放大器U3A的反相端连接，电阻R8的另一端和电容C4的另一端均与运算放大器U3A的输出端连接。

4.根据权利要求3所述的用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路包括电容C5，电容C5的一端与运算放大器U3A的输出端连接，电容C5的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路，其特征在于，所述滞环比较电路包括运算放大器U3B、电阻R15、电阻R17、电阻R16和电阻R20；

运算放大器U3B的反相端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与所述基准电压连接；运算放大器U3B的正相端与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与所述放大电路的输出端连接；

电阻R16的一端与运算放大器U3B的输出端连接，电阻R16的另一端与电阻R20的一端连接；电阻R20的另一端与运算放大器U3B的正相端连接；

电阻R16的另一端与电阻R20的一端的共接点连接所述逆变驱动电路的控制输入端。

6.根据权利要求5所述的用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路包括电容C7，电容C7的一端与运算放大器U3B的负电源输入端连接，电容C7的另一端分别连接电阻R16的另一端、电阻R20的一端和逆变驱动电路的控制输入端。

7.根据权利要求1或5所述的用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路，其特征在于，所述逆变驱动电路由型号为IR2110的驱动芯片构成，所述驱动芯片的关断引脚构成所述逆变驱动电路的控制输入端。

8.根据权利要求1所述的用于无刷直流电机驱动控制系统的电流检测电路，其特征在于，所述主控制器为DSP芯片。

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