專(zhuān)利名稱(chēng)：用于伺服系統(tǒng)中的高精度電流采樣電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于電子電路的電流采樣電路。
背景技術(shù)：
數(shù)字交流伺服系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于輕工紡織機(jī)械、各類(lèi)數(shù)控機(jī)床以及其他一些自動(dòng)化流水線。在實(shí)現(xiàn)其控制算法時(shí)，需要對(duì)伺服電機(jī)的相電流進(jìn)行采樣，參與運(yùn)算。目前的交流 伺服系統(tǒng)的采樣電路，主要采用電流霍爾與電流采樣電阻和線性光耦的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)交流 伺服電機(jī)相電流的采樣。對(duì)于第一種方式，電流霍爾串接在伺服電機(jī)的相線中，其電流信號(hào) 輸出經(jīng)運(yùn)算放大器放大，再經(jīng)AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出。這種 采樣電路由于霍爾的體積大，成本高的不足之處，且采樣精度不高。對(duì)于第二種方式，在伺 服電機(jī)的相線中串接采樣電阻，采用采樣電阻，將伺服電機(jī)的相電流量轉(zhuǎn)化為電壓量。采樣 電阻兩端與線性光耦的初級(jí)連接，線性光耦的次級(jí)與運(yùn)算放大電路連接，輸出經(jīng)AD模數(shù)轉(zhuǎn) 換得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字量?，F(xiàn)有技術(shù)的電流采樣電路的缺點(diǎn)是1.對(duì)于采用電流霍爾的電流采樣電路，電流霍爾存在體積大，成本高的不足之處， 尤其是其輸出的模擬電流信號(hào)的線性度低，造成采樣精度不高的缺陷。2.對(duì)于采用采樣電阻和線性光耦的電流采樣電路，其采樣電阻要求阻值很低，一 般為毫歐級(jí)，同時(shí)要求采樣電阻的精度非常高。但是，一般的采樣電阻不可避免的會(huì)出現(xiàn)電 阻值有漂移現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)受到溫度等環(huán)境因數(shù)影響比較大。線性光耦的線性范圍小，輸入 輸出的線性較差，并且隨溫度變化較大。3.對(duì)于采用采樣電阻和線性光耦的電流采樣電路，由于采樣電阻和線性光耦的兩 個(gè)環(huán)節(jié)都存在誤差，系統(tǒng)電流采樣的整體誤差很難保證。4.對(duì)于功率比較高的伺服系統(tǒng)，采用采樣電阻和線性光耦的方案很難滿足要求。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決現(xiàn)有電流采樣電路存在線性度差、精度不高的問(wèn)題，提供了一 種線性度好、精度高的用于伺服系統(tǒng)中的高精度電流采樣電路。本實(shí)用新型的技術(shù)方案用于伺服系統(tǒng)中的高精度電流采樣電路，其特征在于包括集成的霍爾電流傳感 器電路、運(yùn)算放大電路、鉗位電路，所述集成的霍爾電流傳感器電路的電流采樣通道串入伺 服電機(jī)相線中，將相線的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為比例關(guān)系的模擬電壓信號(hào)；所述集成的霍爾電流傳感器電路的輸出端與運(yùn)算放大電路同相端連接，所述運(yùn)算 放大電路將電壓信號(hào)放大并電平轉(zhuǎn)換；所述運(yùn)算放大器的輸出端與鉗位電路連接，所述鉗位電路保護(hù)電壓信號(hào)輸入到 DSP的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。進(jìn)一步，所述的集成的霍爾電流傳感器電路包括集成的霍爾電流傳感器，所述集成的霍爾電流傳感器的電流采樣輸入通道正端與相線的正端連接，其負(fù)端與相線的負(fù)端連 接，所述集成的霍爾電流傳感器的電源端Vcc與電源和第一電容連接，第一電容的另一端 與GND連接，所述集成的霍爾電流傳感器的Fitter端與第二電容連接，第二電容的另一端 與GND連接，所述集成的霍爾電流傳感器的GND端與GND連接，所述集成的霍爾電流傳感器 的電壓輸出端Vout與第一電阻連接。進(jìn)一步，所 述運(yùn)算放大電路包括兩個(gè)運(yùn)算放大器，所述第一運(yùn)算放大器的同相端 與第一電阻連接，其反向端與第二電阻、第三電阻連接，所述第二電阻的另一端與GND連 接，所述第三電阻的另一端與第四電阻和第一運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述第一運(yùn)算放 大器的電源端連接正負(fù)電源；所述第二運(yùn)算放大器的同相端與第四電阻、第五電阻連接，所 述第五電阻的另一端與GND連接，所述第二運(yùn)算放大器的反向端與其輸出端連接。進(jìn)一步，所述鉗位電路包括兩個(gè)鉗位二極管，所述第二運(yùn)算放大器的反向端和輸 出端連接后與第一鉗位二極管、第二鉗位二極管的并接端連接，并與DSP連接。本實(shí)用新型的有益效果1.采用S0IC8封裝，體積非常小，適合在電路板上布局，且成本比較低。2.采用霍爾效應(yīng)原理，但是在芯片內(nèi)部處理使得輸出量為電壓量，實(shí)現(xiàn)了電流量 向電壓量的轉(zhuǎn)換，比傳統(tǒng)的電流霍爾體積更小，功能更強(qiáng)。3.由于采用的是集成的電流傳感器芯片，其內(nèi)部靠近表面有銅質(zhì)的電流通道，其 阻值小而且穩(wěn)定，使得通過(guò)銅箔的電流量大小能夠精確的反應(yīng)。4.該電路整體誤差有保證< 5%，帶寬> 50khz。5.電容元件比較少，動(dòng)態(tài)性能有保證；并且元件少，電源少，電路簡(jiǎn)單。6.可以滿足適應(yīng)不同功率的應(yīng)用需求。7.無(wú)需光耦隔離，即可以實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)相線端和模擬電壓輸出端的電氣隔離。
圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，用于伺服系統(tǒng)中的高精度電流采樣電路，包括集成的霍爾電流傳感器電 路1、運(yùn)算放大電路2、鉗位電路3，所述集成的霍爾電流傳感器電路1的電流采樣通道串入 伺服電機(jī)相線中，將相線的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為比例關(guān)系的模擬電壓信號(hào)；所述集成的霍爾電流傳感器電路1的輸出端與運(yùn)算放大電路2同相端連接，所述 運(yùn)算放大電路2將電壓信號(hào)放大并電平轉(zhuǎn)換；所述運(yùn)算放大器2的輸出端與鉗位電路3連接，所述鉗位電路3保護(hù)電壓信號(hào)輸 入到DSP的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。所述的集成的霍爾電流傳感器電路1包括集成的霍爾電流傳感器U1，所述集成的 霍爾電流傳感器Ul的電流采樣輸入通道正端與相線的正端連接，其負(fù)端與相線的負(fù)端連 接，所述集成的霍爾電流傳感器Ul的電源端Vcc與電源和第一電容Cl連接，第一電容Cl 的另一端與GND連接，所述集成的霍爾電流傳感器Ul的Fitter端與第二電容C2連接，第 二電容C2的另一端與GND連接，所述集成的霍爾電流傳感器Ul的GND端與GND連接，所述集成的霍爾電流傳感器Ul的電壓輸出端Vout與第一電阻Rl連接。所述運(yùn)算放大電路2包括兩個(gè)運(yùn)算放大器U2、U3，所述第一運(yùn)算放大器U2的同相 端與第一電阻Rl連接，其反向端與第二電阻R2、第三電阻R3連接，所述第二電阻R2的另一 端與GND連接，所述第三電阻R3的另一端與第四電阻R4和第一運(yùn)算放大器U2的輸出端連 接，所述第一運(yùn)算放大器U2的電源端連接正負(fù)電源；所述第二運(yùn)算放大器U3的同相端與第 四電阻R4、第五電阻R5連接，所述第五電阻R5的另一端與GND連接，所述第二運(yùn)算放大器 U3的反向端與其輸出端連接。所述鉗位電路3包括兩個(gè)鉗位二極管D1、D2，所述第二運(yùn)算放大器U3的反向端和 輸出端連接后與第一鉗位二極管D1、第二鉗位二極管D2的并接端連接，并與DSP連接。本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也 及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求用于伺服系統(tǒng)中的高精度電流采樣電路，其特征在于包括集成的霍爾電流傳感器電路、運(yùn)算放大電路、鉗位電路，所述集成的霍爾電流傳感器電路的電流采樣通道串入伺服電機(jī)相線中，將相線的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為比例關(guān)系的模擬電壓信號(hào)；所述集成的霍爾電流傳感器電路的輸出端與運(yùn)算放大電路同相端連接，所述運(yùn)算放大電路將電壓信號(hào)放大并電平轉(zhuǎn)換；所述運(yùn)算放大器的輸出端與鉗位電路連接，所述鉗位電路保護(hù)電壓信號(hào)輸入到DSP的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于伺服系統(tǒng)中的高精度電流采樣電路，其特征在于所述 的集成的霍爾電流傳感器電路包括集成的霍爾電流傳感器，所述集成的霍爾電流傳感器的 電流采樣輸入通道正端與相線的正端連接，其負(fù)端與相線的負(fù)端連接，所述集成的霍爾電 流傳感器的電源端Vcc與電源和第一電容連接，第一電容的另一端與GND連接，所述集成的 霍爾電流傳感器的Fitter端與第二電容連接，第二電容的另一端與GND連接，所述集成的 霍爾電流傳感器的GND端與GND連接，所述集成的霍爾電流傳感器的電壓輸出端Vout與第 一電阻連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于伺服系統(tǒng)中的高精度電流采樣電路，其特征在于 所述運(yùn)算放大電路包括兩個(gè)運(yùn)算放大器，所述第一運(yùn)算放大器的同相端與第一電阻連接， 其反向端與第二電阻、第三電阻連接，所述第二電阻的另一端與GND連接，所述第三電阻的 另一端與第四電阻和第一運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述第一運(yùn)算放大器的電源端連接正 負(fù)電源；所述第二運(yùn)算放大器的同相端與第四電阻、第五電阻連接，所述第五電阻的另一端 與GND連接，所述第二運(yùn)算放大器的反向端與其輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于伺服系統(tǒng)中的高精度電流采樣電路，其特征在于所述 鉗位電路包括兩個(gè)鉗位二極管，所述第二運(yùn)算放大器的反向端和輸出端連接后與第一鉗位 二極管、第二鉗位二極管的并接端連接，并與DSP連接。
專(zhuān)利摘要用于伺服系統(tǒng)中的高精度電流采樣電路，包括集成的霍爾電流傳感器電路、運(yùn)算放大電路、鉗位電路，所述集成的霍爾電流傳感器電路的電流采樣通道串入伺服電機(jī)相線中，將相線的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為比例關(guān)系的模擬電壓信號(hào)；所述集成的霍爾電流傳感器電路的輸出端與運(yùn)算放大電路同相端連接，所述運(yùn)算放大電路將電壓信號(hào)放大并電平轉(zhuǎn)換；所述運(yùn)算放大器的輸出端與鉗位電路連接，所述鉗位電路保護(hù)電壓信號(hào)輸入到DSP的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。本實(shí)用新型的有益效果線性度好、精度高。
文檔編號(hào)G01R19/00GK201569695SQ200920297809
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月12日
發(fā)明者何恰, 呂曉東, 覃海濤, 邵玉震 申請(qǐng)人:杭州日鼎控制技術(shù)有限公司