名師親傳:無刷直流電機高精度采樣保護電路
發布時間:2015-05-14 責任編輯:wenwei
【導讀】針對某型號無刷直流電機的控製要求,本文設計了一種高精度采樣及保護電路,該電路可以對無刷直流電機工作時的三相電流進行實時采集,以便於控製係統進行閉環控製,並對電機和控製係統快速實施保護。最後通過實驗證明了該電路精度高、可靠性好,可以有效的保障控製係統和電機的正常運行。
在zai無wu刷shua直zhi流liu電dian機ji控kong製zhi係xi統tong中zhong,電dian流liu采cai樣yang及ji保bao護hu電dian路lu作zuo為wei其qi中zhong的de一yi個ge反fan饋kui環huan節jie,作zuo用yong是shi對dui電dian機ji運yun行xing時shi的de電dian流liu進jin行xing實shi時shi檢jian測ce采cai集ji,經jing過guo處chu理li後hou,把ba電dian流liu信xin號hao轉zhuan換huan為wei控kong製zhi係xi統tong可ke以yi識shi別bie的de小xiao電dian壓ya信xin號hao,讓rang控kong製zhi係xi統tong可ke以yi做zuo出chu相xiang應ying的de控kong製zhi和he保bao護hu動dong作zuo。由you於yu電dian機ji電dian流liu是shi交jiao流liu電dian流liu,因yin此ci電dian流liu采cai樣yang及ji保bao護hu電dian路lu需xu要yao具ju備bei整zheng流liu功gong能neng,普pu通tong整zheng流liu電dian路lu的de核he心xin元yuan件jian是shi具ju有you單dan向xiang導dao電dian性xing能neng的de二er極ji管guan,通tong常chang使shi用yong1個、2個或4個二極管組成半波、全波或者橋式整流電路。但二極管在小信號時表現為非線性,這將使整流的波形產生失真(小信號部分),更geng為wei嚴yan重zhong的de是shi,二er極ji管guan存cun在zai死si區qu電dian壓ya,在zai輸shu人ren信xin號hao小xiao於yu死si區qu電dian壓ya時shi,二er極ji管guan並bing未wei導dao通tong,因yin此ci使shi輸shu出chu信xin號hao產chan生sheng嚴yan重zhong畸ji變bian,引yin起qi誤wu差cha,小xiao信xin號hao時shi這zhe種zhong誤wu差cha將jiang不bu可ke忽hu略lve。為wei了le提ti高gao精jing度du,文wen中zhong利li用yong集ji成cheng運yun放fang的de放fang大da作zuo用yong和he深shen度du負fu反fan饋kui產chan生sheng的de特te性xing來lai克ke服fu二er極ji管guan的de非fei線xian性xing造zao成cheng的de誤wu差cha,為wei某mou型xing號hao無wu刷shua直zhi流liu電dian機ji設she計ji了le一yi種zhong可ke靠kao性xing高gao、精度高的采樣保護電路。
1 高精度半波整流電路
整流電路是把正、負(fu)交(jiao)變(bian)的(de)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)為(wei)單(dan)極(ji)性(xing)電(dian)壓(ya)的(de)電(dian)路(lu)。本(ben)文(wen)的(de)半(ban)波(bo)高(gao)精(jing)度(du)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)是(shi)在(zai)比(bi)例(li)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)中(zhong)加(jia)入(ru)二(er)極(ji)管(guan),利(li)用(yong)二(er)極(ji)管(guan)的(de)單(dan)向(xiang)導(dao)電(dian)性(xing)實(shi)現(xian)正(zheng)副(fu)兩(liang)半(ban)周(zhou)內(nei)引(yin)入(ru)不(bu)同(tong)深(shen)度(du)的(de)負(fu)反(fan)饋(kui)。按(an)這(zhe)種(zhong)思(si)路(lu)構(gou)成(cheng)的(de)半(ban)波(bo)高(gao)精(jing)度(du)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)如(ru)圖(tu)1所示。
圖1 半波高精度整流電路
在ui》0期間(0~t1、t2~t3)。當ui還很小時,D1和D2均截止,運放處於開環狀態,開環放大倍數很大。因此ui隻需稍大,就會使u0‘足夠大,且為正值。隻要u0’大於0.7 V,就會使D1導通,而D2截止(a點為零電位),因此D1和Rf串聯引入了適度的負反饋,這時的電路相當於反相比例放大電路,因此輸出為u0=-Rf/R1 * ui。輸出u0與輸入ui成比例關係,u0與波形-ui的形狀相同,但按一定的比例放大或者縮小了,若R1=Rf,則u0=-ui。由以上分析可知,即使輸入電壓ui小於二極管的起始導通電壓,仍有-Rf/R1輸出。
在ui《0期間(t1~t2)。當|ui|還很小時,D1和D2均為導通,這時運算放大器處於開環狀態,其開環放大倍數很大,因此|ui|隻需稍大一些,運放輸出u0’就會很大,且為負值,這使二極管D1截止、D2導通,D2的導通給運放引入了深度的負反饋。由於a點電位為零(虛地),故u0’≈-0.7 V;而D1截止,且a點電位為零,故u0=0,即u0端波無波形。整個過程如圖2所示。
圖2 半波整流波形圖
假設輸入信號的頻率為50 Hz,在該頻率下運放的開環電壓放大倍數為5x104,二極管的起始導通電壓為0.5V,則最小整流電壓(即輸入信號)僅為10μA。也就是說隻要輸入信號大於10 μA,整流器就進入正常工作狀態;而對於普通二極管半波整流器,輸入電壓必須大於0.5 V(5×105μV)才能正常工作,其輸入電壓是前者的5萬倍,可見該電路大大提高了整流精度。圖3為該整流電路的傳輸特性,它是一條過原點斜率為-Rf/R1的直線。

圖3 整流電路的傳輸特性
2 電流采樣及保護電路的設計
2.1 霍爾傳感器
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 築基AI4S:摩爾線程全功能GPU加速中國生命科學自主生態
- 一秒檢測,成本降至萬分之一,光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
- 通過直接、準確、自動測量超低範圍的氯殘留來推動反滲透膜保護
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索




