CN111175564A - 一种无刷直流电机驱动器三相电流检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无刷直流电机驱动器三相电流采样电路，用于采集无刷直流电机驱动器的逆变电路三相的电流值，无刷直流电机驱动器三相电流采样电路包括三条电流采样支路，每条电流采集支路用于采集逆变电路一相的电流值；电流采样支路包括：信号采集单元，与逆变电路的一相连接，用于采集逆变电路一相的电流值，并将电流值转化为电压信号；信号处理单元，与信号采集单元连接，用于将电压信号整流为正电压信号。本发明通过在无刷直流电机驱动器的逆变单元的每一相连接一个信号采集单元，能够同时采集三相的电流信号，可以提高三相电流采集的准确度。且本发明仅采用简单的结构便可实现采集三相电流的功能，能够节约采集的成本。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种无刷直流电机驱动器三相电流检测电路。
背景技术
无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。无刷电机是与电子技术、微电子技术、数字技术、自控技术以及材料科学等发展紧密联系的。它不仅限于交直流领域，还涉及电动、发电的能量转换和信号传感等领域。对于驱动器要有保护措施，当负载过大或不当使用时会造成大电流而将功率晶体管烧毁。为了保护因电流超过规格而破坏驱动器，通常要检测驱动器逆变电路中的电流，并将该电流反馈回DSP以实现对电流的实时监控。现有的无刷直流电机驱动器产品中，通常采用霍尔元件搭配一些***电路来检测电流，这种技术手段虽然较为成熟，也较为常用，但是其较高的价格为驱动器增加了很大的成本，尤其为企业的批量化生产造成了很大的成本负担，使很多驱动器企业都望而却步。为了替代霍尔元件，有些工程师将逆变单元的下桥臂的三条支路短接后，再经由一个毫欧电阻而接地，再进一步检测这个毫欧电阻上的电流，这种检测方式虽然简单，但是由于下桥臂的三条支路已经短接，而毫欧电阻上所反映的电流并不是各支路的真正的电流，所以采用该方式进行电流检测时，准确度很低。因此，现有的用于无刷直流电机驱动器的三相电流检测电路，其成本较高、电流检测的准确度低。
发明内容
本发明的目的是提供一种无刷直流电机驱动器三相电流检测电路，用于提高采集无数直流电机驱动器的电流的效率，节约采集成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种无刷直流电机驱动器三相电流采样电路，用于采集无刷直流电机驱动器的逆变电路三相的电流值，所述无刷直流电机驱动器三相电流采样电路包括三条电流采样支路，每条电流采集支路用于采集所述逆变电路一相的电流值；
所述电流采样支路包括：
信号采集单元，与所述逆变电路的一相连接，用于采集所述逆变电路一相的电流值，并将所述电流值转化为电压信号；
信号处理单元，与所述信号采集单元连接，用于将所述电压信号整流为正电压信号。
可选地，所述信号采集单元的一端与所述逆变电路的下桥臂连接，所述信号采集单元的另一端与地线连接。
可选地，所述信号采集单元为电阻。
可选地，所述电阻的阻值为5mΩ。
可选地，所述信号处理单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、运算放大器以及钳位电路；
所述第一电阻的一端连接在所述信号采集单元与所述下桥臂的连接点上，所述第一电阻的另一端与所述运算放大器的正向输入端连接；
所述第二电阻的一端连接在所述信号采集单元与地线的连接点上，所述第一电阻的另一端与所述运算放大器的反向输入端连接；
所述第三电阻的一端与所述运算放大器的输出端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述钳位电路连接；
所述第五电阻的一端与所述运算放大器的反向输入端连接，所述第五电阻的另一端连接在所述第三电阻与所述第四电阻的连接点上。
可选地，所述信号处理单元还包括滤波电路，所述滤波电路包括第六电阻、第一电容以及基准电压产生模块；
所述第六电阻的一端与所述基准电压产生模块连接，所述第六电阻的另一端与所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端接地；
所述第六电阻与所述第一电容的连接点连接在所述第一电阻与所述正向输入端的连接点上。
可选地，所述基准电压产生模块包括电源芯片以及电压跟随器；
所述电源芯片分别与外接电源以及电压跟随器连接，所述电源芯片用于将所述外接电源信号转化为稳定的基准电压信号，所述电压跟随器用于传递所述基准电压信号。
可选地，所述钳位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接地，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的正极与限压电源连接。
可选地，所述限压电源的电压值为3.3V。
可选地，所述外接电源的电压值为5V。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明通过在无刷直流电机驱动器的逆变单元的每一相连接一个信号采集单元，能够同时采集三相的电流信号，可以提高三相电流采集的准确度。且本发明仅采用简单的结构便可实现采集三相电流的功能，能够节约采集的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明无刷直流电机驱动器三相电流检测电路的结构示意图；
图2为本发明无刷直流电机驱动器三相电流检测电路信号处理单元的电路示意图；
图3为本发明无刷直流电机驱动器三相电流检测电路基准电压产生模块的电路示意图。
符号说明：
信号采集单元—1；信号处理单元—2；DSP处理器—3。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明的目的是提供一种无刷直流电机驱动器三相电流检测电路，用于提高采集无数直流电机驱动器的电流的效率，节约采集成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明无刷直流电机驱动器三相电流检测电路的结构示意图，如题1所示，本发明刷直流电机驱动器三相电流检测电路包括三条电流采样支路，每条电流采集支路用于采集所述逆变电路一相的电流值。
其中，每条电流采样支路均包括信号采集单元1及信号处理单元2。
所述信号采集单元1与所述逆变电路的一相连接。所述信号采集单元1的一端与所述逆变电路的下桥臂连接，所述信号采集单元1的另一端与地线连接。
所述信号采集单元1用于采集所述逆变电路一相的电流值，并将所述电流值转化为电压信号。
在本实施例中，所述信号采集单元1为电阻。所述电阻的一端与所述逆变电路的下桥臂连接，所述电阻的另一端与地线连接。
所述电阻的阻值为5mΩ。但并不限于此，本领域的技术人员可根据实际需要选取。电阻的阻值越小，采集的电流值的精度越高。
所述信号处理单元2与所述信号采集单元1连接，所述信号采集单元1用于将所述电压信号整流为正电压信号，并将所述正电压信号传递至DSP处理器。
所述DSP处理器通知监测3个信号处理单元2输出的正电压信号。
如图2所示，所述信号采集单元1具体包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、运算放大器以及钳位电路。
所述钳位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接地，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的正极与限压电源连接。
所述限压电源优选为3.3V。
所述钳位电路可以保证所述信号处理单元2输出的正电压信号始终保持在0～3.3V，防止输出电压过高造成DSP处理器的烧毁。
所述第一电阻的一端连接在所述信号采集单元1(即电阻)与所述下桥臂的连接点上，所述第一电阻的另一端与所述运算放大器的正向输入端连接。
所述第二电阻的一端连接在所述信号采集单元1与地线的连接点上，所述第一电阻的另一端与所述运算放大器的反向输入端连接。
所述第三电阻的一端与所述运算放大器的输出端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述钳位电路连接。
所述第五电阻的一端与所述运算放大器的反向输入端连接，所述第五电阻的另一端连接在所述第三电阻与所述第四电阻的连接点上。
所述信号处理单元2还包括滤波电路，所述滤波电路用于提高信号的精度。
所述滤波电路具体包括第六电阻、第一电容以及基准电压产生模块。
所述第六电阻的一端与所述基准电压产生模块连接，所述第六电阻的另一端与所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端接地。
所述第六电阻与所述第一电容的连接点连接在所述第一电阻与所述正向输入端的连接点上。
如图3所示，所述基准电压产生模块包括电源芯片以及电压跟随器。
所述电源芯片分别与外接电源以及电压跟随器连接，所述电源芯片用于将所述外接电源信号转化为稳定的基准电压信号，所述电压跟随器用于传递所述基准电压信号。
在本实施例中，所述外接电源为+5V。+5V的外接电源电压经过电源芯片后，转化为1.8V后输出至电压跟随器。电压跟随器可以隔离前端电路对输出端的影响，使输出的电压能够稳定在1.8V。
本实施例中所述的电压值仅是一种优选的方式，本领域的技术人员可以根据需要选取合适的电压值。
本发明进一步公开了以下技术效果：
1、选用毫欧级的电阻采集逆变电路的电流值，提高了采集的精度。
2、本发明使用的元器件均为常用的器件，能够降低使用成本。
3、本发明电路结构简单，容易搭建，能够降低搭建电路的出错率，进一步提高采集效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种无刷直流电机驱动器三相电流采样电路，用于采集无刷直流电机驱动器的逆变电路三相的电流值，其特征在于，所述无刷直流电机驱动器三相电流采样电路包括三条电流采样支路，每条电流采集支路用于采集所述逆变电路一相的电流值；
所述电流采样支路包括：
信号采集单元，与所述逆变电路的一相连接，用于采集所述逆变电路一相的电流值，并将所述电流值转化为电压信号；
信号处理单元，与所述信号采集单元连接，用于将所述电压信号整流为正电压信号。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机驱动器三相电流采样电路，其特征在于，所述信号采集单元的一端与所述逆变电路的下桥臂连接，所述信号采集单元的另一端与地线连接。
3.根据权利要求2所述的无刷直流电机驱动器三相电流采样电路，其特征在于，所述信号采集单元为电阻。
4.根据权利要求3所述的无刷直流电机驱动器三相电流采样电路，其特征在于，所述电阻的阻值为5mΩ。
5.根据权利要求2所述的无刷直流电机驱动器三相电流采样电路，其特征在于，所述信号处理单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、运算放大器以及钳位电路；
所述第一电阻的一端连接在所述信号采集单元与所述下桥臂的连接点上，所述第一电阻的另一端与所述运算放大器的正向输入端连接；
所述第二电阻的一端连接在所述信号采集单元与地线的连接点上，所述第一电阻的另一端与所述运算放大器的反向输入端连接；
所述第三电阻的一端与所述运算放大器的输出端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述钳位电路连接；
所述第五电阻的一端与所述运算放大器的反向输入端连接，所述第五电阻的另一端连接在所述第三电阻与所述第四电阻的连接点上。
6.根据权利要求5所述的无刷直流电机驱动器三相电流采样电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括滤波电路，所述滤波电路包括第六电阻、第一电容以及基准电压产生模块；
所述第六电阻的一端与所述基准电压产生模块连接，所述第六电阻的另一端与所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端接地；
所述第六电阻与所述第一电容的连接点连接在所述第一电阻与所述正向输入端的连接点上。
7.根据权利要求6所述的无刷直流电机驱动器三相电流采样电路，其特征在于，所述基准电压产生模块包括电源芯片以及电压跟随器；
所述电源芯片分别与外接电源以及电压跟随器连接，所述电源芯片用于将所述外接电源信号转化为稳定的基准电压信号，所述电压跟随器用于传递所述基准电压信号。
8.根据权利要求5所述的无刷直流电机驱动器三相电流采样电路交底书内容，其特征在于，所述钳位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接地，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的正极与限压电源连接。
9.根据权利要求8所述的无刷直流电机驱动器三相电流采样电路，其特征在于，所述限压电源的电压值为3.3V。
10.根据权利要求7所述的无刷直流电机驱动器三相电流采样电路，其特征在于，所述外接电源的电压值为5V。
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