CN106597328A - 电机磁环极性检测电路和*** - Google Patents

电机磁环极性检测电路和*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电机磁环极性检测电路和***，涉及汽车电子领域，其中，所述检测电路包括：霍尔采集模块，用于采集车载电源的电信息；分压模块，连接至霍尔采集模块的极性采集点，用于对极性采集点的电位进行分压得到分压后的极性电压；参考电压模块，连接至车载电源，用于按照车载电源的电压生成参考电压；第一比较器，其输入端分别连接至分压模块和参考电压模块，对极性电压和参考电压进行比较得到用于表征电机磁环极性的比较结果。相对于现有技术中固定的参考电压的方式，能够减少因车载电源电压波动而引起的***误差，从而实现了更为准确地检测电机磁环极性。

Description

电机磁环极性检测电路和***
技术领域
本发明涉及汽车电子领域，具体涉及一种电机磁环极性检测电路和***。
背景技术
目前汽车天窗、车窗采用的都是电机控制，针对车窗或天窗的运动速度和方向依靠霍尔芯片进行采集，所以霍尔信号采集方案至关重要；当前市面上采用的基本都是霍尔传感器的方案，霍尔传感器包含电流型及电压型。电流型霍尔比电压型霍尔稳定、可靠性高，电流型霍尔目前在市场上还占有很大的比例，所以电流型霍尔的设计安全可靠性至关重要。
当前的电流型霍尔信号采集的设计一般采用的是在电流传感器上串联电阻接到电源上以达到分压的目的，同时设计一个电压参考源(参考电压在电流型霍尔高低电流情况下分压得到的电压值的中间部分)，这两个信号同时给到比较器的同相输入端和反相输入端得出一个比较结果(逻辑高：1，或者逻辑低：0)，由于电机转动，电机上的磁环N、S极交替变换，所以电流型霍尔上的电流也是交替变化的，进而输入到比较器的输入端的电压也是高低不同的两个电压值，和我们设定的参考电压进行比较后就是一系列方波信号输出(电平跳变根据电机上磁环的N、S极变化而变化)，最后通过CPU的输入捕获端口进行方波采集，进而计算出电机的转速。
现有技术方案中存在的问题：1.如果采用***输入的12V电源作为上拉电源，由于整车的12V电源是不稳定的值(9V～16V之间变化)，所以参考源的设定非常困难，可靠性很差。2.另外一种方式是采用固定的电源(LDO的输出)输出作为上拉源这样可以结果参考源设定困难的问题，但是这种方案的前提是需要额外增加LDO，需要增加很大一部分成本。
因此，如何实现准确地检测电机磁环极性成为亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电机磁环极性检测电路和***，以解决如何实现准确地检测电机磁环极性的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种电机磁环极性检测电路，包括：
霍尔采集模块，用于采集车载电源的电信息；分压模块，连接至霍尔采集模块的极性采集点，用于对极性采集点的电位进行分压得到分压后的极性电压；参考电压模块，连接至车载电源，用于按照车载电源的电压生成参考电压；第一比较器，其输入端分别连接至分压模块和参考电压模块，对极性电压和参考电压进行比较得到用于表征电机磁环极性的比较结果。
可选地，霍尔采集模块包括：用于串联至车载电源和地之间的第一上拉电阻和霍尔器，第一上拉电阻和霍尔器的串联节点为极性采集点。
可选地，参考电压模块包括：用于串联至车载电源和地之间的第二上拉电阻和供电单元；第二上拉电阻与第一上拉电阻具有相同的阻值；供电单元用于提供直流电源；第二上拉电阻和供电单元的连接节点输出参考电压。
可选地，供电单元包括：依次串联在第二上拉电阻和地之间的晶体管和参考电阻；第二比较器，其第一输入端用于连接至直流电源，其第二输入端连接至晶体管和参考电阻之间，其输出端连接至晶体管的控制端。
可选地，供电单元还包括：调压电阻，用于连接至直流电源和第二比较器的第一输入端之间，用于调整向第二比较器的第一输入端输入的电位。
可选地，分压模块包括：串联至极性采集点和地之间的第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻的连接节点输出的电压为极性电压。
可选地，第二上拉电阻和第一比较器之间还包括：第三电阻和第四电阻；第三电阻和第四电阻依次串联在第二上拉电阻和地之间，第三电阻和第四电阻的连接节点连接至第一比较器的输入端。
可选地，第一电阻和第三电阻具有相同的阻值；第二电阻和第四电阻具有相同的阻值。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种电机磁环极性检测***，包括：
上述实施例提供的电机磁环极性检测电路；控制器，连接至第一比较器的输出端，用于接收比较结果判断得到电机磁环的极性。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供的电机磁环极性检测电路和***，由于参考电压模块连接至车载电源，按照车载电源的电压生成参考电压，该参考电压作为极性电压的比较基准进行比较，从而使得参考电压能够跟随车载电源电压的波动而改变，继而使得作为比较基准的参考电压能够自适应地调整。相对于现有技术中固定的参考电压的方式，能够减少因车载电源电压波动而引起的***误差，从而实现了更为准确地检测电机磁环极性。
作为可选的技术方案，第二上拉电阻与第一上拉电阻具有相同的阻值，从而，使得参考电压模块的第二上拉电阻在对车载电源电压进行降压得到的参考电压与第一上拉电阻在对车载电源电压进行降压得到极性采集点的电压相当，从而使得参考电压能够自适应地调整，以使得参考电压与极性采集点的电压相当。
作为可选的技术方案，第一电阻和第三电阻具有相同的阻值，第二电阻和第四电阻具有相同的阻值，从而使得分别输入至第一比较器两端的极性采集点电压和参考电压具有相当的***电路环境，继而能够更有效地减少***误差，提高了参考电压跟随车载电源电压变化的自适应性。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明实施例中一种电机磁环极性检测电路原理示意图；
图2为本发明实施例中一种电机磁环极性检测***原理示意图；
图3为本发明实施例中一种电机磁环极性检测电路信号流示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
为了实现准确地检测电机磁环极性，本实施例公开了一种电机磁环极性检测电路，请参考图1，为该检测电路结构原理图，该电机磁环极性检测电路包括：霍尔采集模块1、分压模块2、参考电压模块3和第一比较器4，其中：
霍尔采集模块1用于采集车载电源的电信息。在具体实施例中，霍尔采集模块1可以采用现有的方案来实现，例如，霍尔采集模块1可以包括：用于串联至车载电源VBat和地之间的第一上拉电阻R1和霍尔器，第一上拉电阻R1和霍尔器的串联节点为极性采集点Q，通常，可以采集该极性采集点Q的电位得到极性电压，而后，将该极性电压与参考电压或者基准电压进行比较检测得到电机磁环极性(S极或N极)。
分压模块2连接至霍尔采集模块1的极性采集点Q，用于对极性采集点Q的电位进行分压得到分压后的极性电压VQ。车载电源的工作电压为12V左右(9V～16V之间变化)，而通常芯片和电子元器件(例如单片机)的工作电压为5V，因此，为减小车载电源因电压过高而对芯片造成的损坏，可以通过分压模块2对采集到的极性电压进行分压得到分压后的极性电压VQ。
参考电压模块3用于连接至车载电源，用于按照车载电源的电压生成参考电压Vref。本实施例中，通过车载电源VBat来生成参考电压Vref，从而能够使得在车载电源电压波动时，生成的参考电压Vref也能够跟随车载电源电压的波动而自适应地调整。
第一比较器4其输入端分别连接至分压模块2和参考电压模块3，对极性电压VQ和参考电压Vref进行比较得到用于表征电机磁环极性的比较结果。本实施例中，通过第一比较器4对极性电压VQ和参考电压Vref进行比较，在比较后，第一比较器4输出高电平或者低电平，该高电平和低电平表征了电机磁环的极性(N极或S极)。在具体实施例中，第一比较器4的正相输入端可以输入极性电压VQ，反相输入端输入参考电压Vref；也可以第一比较器4的正相输入端输入参考电压Vref，反相输入端输入极性电压VQ。需要说明的是，在正相输入端和反相输入端的输入电压置换时，第一比较器4输出的高电平和低电平所表征的电机磁环的极性也会置换，具体地，下文将以示例的方式进行描述。
在具体实施例中，参考电压模块3包括：用于串联至车载电源VBat和地之间的第二上拉电阻R2和供电单元31。其中，第二上拉电阻R2与第一上拉电阻R1具有相同的阻值，从而使得车载电源VBat通过第二上拉电阻R2的压降与车载电源VBat通过第一上拉电阻R1的压降相同。供电单元31用于提供直流电源，第二上拉电阻R2和供电单元31的连接节点O输出参考电压。需要说明的是，本实施例中，第二上拉电阻R2与第一上拉电阻R1具有相同的阻值是可以允许一定误差存在，该误差可以根据具体的精度要求来确定。
在具体实施例中，供电单元31包括：依次串联在第二上拉电阻R2和地之间的晶体管T1和参考电阻Rref；第二比较器32，其第一输入端用于连接至直流电源VCC，其第二输入端连接至晶体管T1和参考电阻Rref之间，其输出端连接至晶体管T1的控制端。需要说明的是，在可选的实施例中，技术人员也可以根据需要适当增加一些限流器件，例如在第二比较器32的输出端和晶体管T1的控制端之间可以增加限流电阻，以限制流过晶体管T1控制端的电流。
为了实现调节供电单元31提供的电压的大小，在可选的实施例中，供电单元31还包括调压电阻，用于连接至直流电源和第二比较器32的第一输入端之间，用于调整向第二比较器32的第一输入端输入的电位。具体地，调压电阻可以采用两个不同阻值(当然，根据需要也可以是相同的阻值)串联的方式来实现分压。
在具体实施例中，分压模块2包括：串联至极性采集点Q和地之间的第一电阻R21和第二电阻R22，第一电阻R21和第二电阻R22的连接节点输出的电压为极性电压VQ。
为了实现对供电单元31提供的电压进行分压，在具体实施例中，第二上拉电阻R2和第一比较器4之间还包括：第三电阻R31和第四电阻R32，其中，第三电阻R31和第四电阻R32依次串联在第二上拉电阻R2和地之间，第三电阻R31和第四电阻R32的连接节点连接至第一比较器4的输入端。
为了使得第一比较器4两个输入端的输入电压具有相当的***电路，在可选的实施例中，第一电阻R21和第三电阻R31具有相同的阻值，第二电阻R22和第四电阻R32具有相同的阻值。需要说明的是，本实施例中，所称具有相同的阻值，并非绝对相等，应当理解为允许一定的误差存在，具体的误差大小可以根据精度要求确定。
本实施例还公开了一种电机磁环极性检测***，请参考图2，为该检测***结构原理图，该电机磁环极性检测***包括上述实施例公开的电机磁环极性检测电路和控制器，其中，控制器连接至第一比较器4的输出端，用于接收比较结果判断得到电机磁环的极性。需要说明的是，在具体实施例中，技术人员也可以根据需要在***中增加相应的元器件(例如电阻)，以对电机磁环极性检测***进行过压、过流保护。
为便于本领域技术人员理解，下文对上述实施例的电机磁环极性检测电路/***的工作原理进行简要说明。需要说明的是，下述示例中的数值仅为示例性描述，不能理解为技术方案的全部，也不能认为具体数值对技术方案构成限制。
请参考图3，示意了上述实施例公开的电机磁环极性检测电路的部分信号流，以霍尔器为HAL575为例进行说明，车载电源VBat流经第一上拉电阻R1和极性采集点Q所在支路的电流Iholl为两个区间：当电机磁环极性为N极时，电流Iholl为低电流，在区间5～6.9mA；当电机磁环极性为S极时，电流Iholl为高电流，在区间12～17mA。该两个不同区间的电流在经过分压模块2后也会形成两个不同区间的极性电压VQ，具体地，电机磁环极性为S极时的极性电压VQ要高于电机磁环极性为N极时的极性电压VQ；因此，通过第一比较器4将极性电压VQ与基准电压比较，可以判断出极性电压VQ属于较高区间的电压，还是较低区间的电压，从而判断出电机磁环极性。
为了使得第一比较器4能够区分出极性电压VQ属于高电压区间，还是低电压区间，第一比较器4输入的参考电压Vref应当介于极性电压VQ低电压区间的最大值和极性电压VQ高电压区间的最小值之间，继而，要求流经第二上拉电阻R2和连接节点O所在支路的参考电流Iref应当介于参考电流Iholl低电流区间的最大值和电流Iholl高电流区间的最小值之间，例如区间6.9～12mA之间。为了减小因电流偏差等因素导致的***误差，在优选实施例中，参考电流Iref应选为电流Iholl低电流区间的最大值和电流Iholl高电流区间的最小值之间的中间值，例如(6.9+12)/2mA，从而，提高了***的可靠性。在具体实施例中，可以通过调节参考电压模块3中各元器件的参数来实现参考电流Iref大小的调整，囿于篇幅的限制，具体调整方式无法穷举，在此不再赘述。
需要说明的是，在具体实施例中：
(1)当第一比较器4的正相输入端输入极性电压VQ，反相输入端输入参考电压Vref时。当极性电压VQ大于参考电压Vref时，第一比较器4输出端输出高电平，说明极性电压VQ在高电压区间，从而判断出电机磁环极性为S极；反之，第一比较器4输出端输出低电平，说明极性电压VQ在低电压区间，从而判断出电机磁环极性为N极。
(2)当第一比较器4的反相输入端输入极性电压VQ，正相输入端输入参考电压Vref时。当极性电压VQ大于参考电压Vref时，第一比较器4输出端输出低电平，说明极性电压VQ在低电压区间，从而判断出电机磁环极性为N极；反之，第一比较器4输出端输出高电平，说明极性电压VQ在高电压区间，从而判断出电机磁环极性为S极。
本发明实施例提供的电机磁环极性检测电路和***，由于参考电压模块连接至车载电源，按照车载电源的电压生成参考电压，该参考电压作为极性电压的比较基准进行比较，从而使得参考电压能够跟随车载电源电压的波动而改变，继而使得作为比较基准的参考电压能够自适应地调整。相对于现有技术中固定的参考电压的方式，能够减少因车载电源电压波动而引起的***误差，从而实现了更为准确地检测电机磁环极性。
作为可选的技术方案，第二上拉电阻与第一上拉电阻具有相同的阻值，从而，使得参考电压模块的第二上拉电阻在对车载电源电压进行降压得到的参考电压与第一上拉电阻在对车载电源电压进行降压得到极性采集点的电压相当，从而使得参考电压能够自适应地调整，以使得参考电压与极性采集点的电压相当。
作为可选的技术方案，第一电阻和第三电阻具有相同的阻值，第二电阻和第四电阻具有相同的阻值，从而使得分别输入至第一比较器两端的极性采集点电压和参考电压具有相当的***电路环境，继而能够更有效地减少***误差，提高了参考电压跟随车载电源电压变化的自适应性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种电机磁环极性检测电路，其特征在于，包括：
霍尔采集模块(1)，用于采集车载电源的电信息；
分压模块(2)，连接至所述霍尔采集模块(1)的极性采集点(Q)，用于对所述极性采集点(Q)的电位进行分压得到分压后的极性电压；
参考电压模块(3)，连接至所述车载电源，用于按照所述车载电源的电压生成参考电压；
第一比较器(4)，其输入端分别连接至所述分压模块(2)和所述参考电压模块(3)，对所述极性电压和所述参考电压进行比较得到用于表征所述电机磁环极性的比较结果。
2.如权利要求1所述的电机磁环极性检测电路，其特征在于，所述霍尔采集模块(1)包括：
用于串联至所述车载电源和地之间的第一上拉电阻(R1)和霍尔器，所述第一上拉电阻(R1)和所述霍尔器的串联节点为所述极性采集点(Q)。
3.如权利要求2所述的电机磁环极性检测电路，其特征在于，所述参考电压模块(3)包括：
用于串联至所述车载电源和地之间的第二上拉电阻(R2)和供电单元(31)；
所述第二上拉电阻(R2)与所述第一上拉电阻(R1)具有相同的阻值；
所述供电单元(31)用于提供直流电源；
所述第二上拉电阻(R2)和所述供电单元(31)的连接节点输出所述参考电压。
4.如权利要求3所述的电机磁环极性检测电路，其特征在于，所述供电单元(31)包括：
依次串联在所述第二上拉电阻(R2)和地之间的晶体管(T1)和参考电阻(Rref)；
第二比较器，其第一输入端用于连接至直流电源，其第二输入端连接至所述晶体管(T1)和所述参考电阻(Rref)之间，其输出端连接至所述晶体管(T1)的控制端。
5.如权利要求4所述的电机磁环极性检测电路，其特征在于，所述供电单元(31)还包括：
调压电阻，用于连接至所述直流电源和所述第二比较器的第一输入端之间，用于调整向所述第二比较器的第一输入端输入的电位。
6.如权利要求1-5任意一项所述的电机磁环极性检测电路，其特征在于，所述分压模块(2)包括：
串联至所述极性采集点(Q)和地之间的第一电阻(R21)和第二电阻(R22)，所述第一电阻(R21)和所述第二电阻(R22)的连接节点输出的电压为所述极性电压。
7.如权利要求6所述的电机磁环极性检测电路，其特征在于，所述第二上拉电阻(R2)和所述第一比较器(4)之间还包括：第三电阻(R31)和第四电阻(R32)；
所述第三电阻(R31)和所述第四电阻(R32)依次串联在所述第二上拉电阻(R2)和地之间，所述第三电阻(R31)和所述第四电阻(R32)的连接节点连接至所述第一比较器(4)的输入端。
8.如权利要求7所述的电机磁环极性检测电路，其特征在于，
所述第一电阻(R21)和所述第三电阻(R31)具有相同的阻值；
所述第二电阻(R22)和所述第四电阻(R32)具有相同的阻值。
9.一种电机磁环极性检测***，其特征在于，包括：
如权利要求1-8任意一项所述的电机磁环极性检测电路；
控制器，连接至所述第一比较器(4)的输出端，用于接收所述比较结果判断得到所述电机磁环的极性。
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Applicant after: Hengda Faraday future intelligent vehicle (Guangdong) Co., Ltd.

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