一種直流無刷電機(jī)母線電流準(zhǔn)確測量電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電機(jī)內(nèi)部的檢測電路，尤其涉及一種直流無刷電機(jī)母線電流準(zhǔn)確 測量電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 直流無刷電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。電動(dòng) 機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu) 成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接 受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速 度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速。直流無刷電機(jī)的已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了工業(yè) 工控、自動(dòng)化以及航空航天，醫(yī)療等諸多的領(lǐng)域當(dāng)中。在醫(yī)療行業(yè)使用以直流無刷電機(jī)為本 體的渦輪供氣，不僅可以大幅度縮小氣源的體積，節(jié)省能源，降低成本，還可以對渦輪進(jìn)行 準(zhǔn)確可靠的控制，從而獲得穩(wěn)定的氣流與壓力。
[0003] 直流無刷電機(jī)通過控制三相全橋驅(qū)動(dòng)電路的導(dǎo)通或者關(guān)斷實(shí)現(xiàn)換相。導(dǎo)通和關(guān)斷 都發(fā)生在上半橋的情況，稱為上半橋換相；導(dǎo)通和關(guān)斷都發(fā)生在下半橋的情況，稱為下半橋 換相。這兩種換相方式下，由于電機(jī)繞組中反電動(dòng)勢的存在，都會在續(xù)流二極管和繞組中產(chǎn) 生一個(gè)較大的電流。這個(gè)電流直接影響了換相過程中電磁轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)。以往對電機(jī)母線電 流的檢測中，都是使用了一個(gè)采樣電阻，通過采樣電阻上面的電壓得到電機(jī)電流V s/Rs，忽略 了 PCB布線中，地線電壓\對Vs的影響，造成采用電流比換的控制策略上的偏差。如果地線 上流過的電流比較大，那么V g的大小就不容忽略，此時(shí)采樣電阻上的電壓降就是（Vs-Vg)。 因此，就需要對經(jīng)過采樣電阻上的母線電流進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提出直流無刷電機(jī)母線電流準(zhǔn)確測量電路，目的在于解決現(xiàn)有 技術(shù)中無法對電流進(jìn)行準(zhǔn)確測量的缺陷。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 一種直流無刷電機(jī)母線電流準(zhǔn)確測量電路，包括：測量采樣電阻上電壓的差分電 路、輸出電壓可調(diào)的直流偏置電路；
[0007] 所述的差分電路包括第一反相運(yùn)放、第二反相運(yùn)放、第一負(fù)反饋電路和第二負(fù)反 饋電路；
[0008] 所述的第一負(fù)反饋電路的兩端分別與所述第一反相運(yùn)放的輸出端和所述第一反 相運(yùn)放的反相輸入端連接；所述第二反饋電路的兩端分別與所述第二反相運(yùn)放的輸出端和 第二反相運(yùn)放的反相輸入端連接；所述第一反相運(yùn)放的輸出端和第二反相運(yùn)放的反相輸入 端連接；
[0009] 采樣電阻兩端分別于第一反相運(yùn)放的正相輸入端和第二反相運(yùn)放的正相輸入端 連接；
[0010] 所述的輸出電壓可調(diào)的直流偏置電路包括第三反相運(yùn)放，電壓基準(zhǔn)源以及第三負(fù) 反饋電路；
[0011] 所述第三負(fù)反饋電路的兩端分別與所述第三反相運(yùn)放的輸出端和第三反相運(yùn)放 的反相輸入端連接；所述第三運(yùn)放的正相輸入端分別與所述第二反相運(yùn)放的輸出端和電壓 基準(zhǔn)源的輸出端連接。
[0012] 進(jìn)一步的，所述的差分電路中還包括第一電阻，且第一電阻的一端與差分電路的 第一反相運(yùn)放的反向輸入端連接，所述第一電阻的另一端接地。
[0013] 進(jìn)一步的，所述的差分電路中還包括第二電阻、第三電阻和第四電阻，且差分電路 中的第一負(fù)反饋電路中串聯(lián)第二電阻；差分電路中的第二負(fù)反饋電路包括串聯(lián)的第三電阻 和第四電阻。
[0014] 而且，所述第一電阻與第四電阻的數(shù)值相同；第二電阻和第三電阻的數(shù)值相同。
[0015] 進(jìn)一步的，所述直流偏置電路中還包括第五電阻和第六電阻，且直流偏置電路中 的第三反相運(yùn)放的反相輸入端與第五電阻一端連接，第五電阻的另一端接地；所述直流偏 置電路中的第三負(fù)反饋電路串聯(lián)第六電阻。
[0016] 進(jìn)一步的，所述直流偏置電路中還包括第七電阻，且差分電路中的第二反相運(yùn)放 的輸出端與第七電阻的一端連接，第七電阻的另一端與所述直流偏置電路中的第三反相運(yùn) 放的正向輸入端連接。
[0017] 進(jìn)一步的，所述電壓基準(zhǔn)源包括電壓適配器，且該電壓適配器的輸入端連接電壓 源，輸出端與第三反相運(yùn)放的正向輸入端連接。
[0018] 進(jìn)一步的，所述直流偏置電路中還包括第八電阻，且第八電阻的一端與電壓適配 器的輸出端連接，第八電阻的另一端與直流偏置電路中第三反相運(yùn)放的正向輸入端連接。
[0019] 進(jìn)一步的，所述第一反相運(yùn)放和第二反相運(yùn)放的供電電壓為-5VA和+5VA ;所述第 三反相運(yùn)放的供電電壓為0VA和+5VA ;電路中電阻元器件數(shù)值都要在10k歐姆以上，且精 度選擇1% ;電容選擇為低ESR瓷介電容。
[0020] 本發(fā)明公開了直流無刷電機(jī)母線電流準(zhǔn)確測量電路，包括準(zhǔn)確測量采樣電阻上的 電壓的差分電路、輸出電壓可調(diào)的直流偏置電路。所述差分電路是由兩個(gè)反相運(yùn)放以及相 應(yīng)的負(fù)反饋電路等組成；采樣電阻兩端的電壓經(jīng)過上述差分電路，得到的輸出電壓與基準(zhǔn) 電壓共同連接到直流偏置電路中反相運(yùn)放的正向輸入端，通過該直流偏置電路，可使得輸 出電壓保持在正電壓的可調(diào)范圍內(nèi)，以達(dá)到為后續(xù)AD器件提供正電壓的需求。
[0021] 本發(fā)明通過電路中合理的電阻，電容和運(yùn)放參數(shù)選擇，有效的抑制了電路中的共 模噪聲，使用電壓基準(zhǔn)源作為直流偏置，獲得了較高的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，不易受到電源的干擾； 而且在一定程度上能夠達(dá)到準(zhǔn)確測量母線電流的目的。
【附圖說明】
[0022] 下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明
[0023] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中直流無刷電機(jī)母線電流準(zhǔn)確測量電路的示意圖；
[0024] 圖2是圖1所示實(shí)施例中測量采樣電阻上電壓的差分電路的示意圖；
[0025] 圖3是圖1所示實(shí)施例中輸出電壓可調(diào)的直流偏置電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0027] 本發(fā)明實(shí)施例中，直流無刷電動(dòng)機(jī)主要由永磁電動(dòng)機(jī)本體、逆變器、控制器和轉(zhuǎn)子 位置傳感器組成。直流無刷電動(dòng)機(jī)與普通交直流電機(jī)最明顯的差異是直流無刷電動(dòng)機(jī)不能 脫離控制器單獨(dú)運(yùn)行，系統(tǒng)控制器從電流和位置傳感器上接受反饋信息，經(jīng)過綜合和計(jì)算 后給出系統(tǒng)控制信號，再通過功率變換器驅(qū)動(dòng)直流無刷電動(dòng)機(jī)?？刂破鞯某晒υO(shè)計(jì)能夠使 系統(tǒng)在滿足特定負(fù)載特性的基礎(chǔ)上，具有令人滿意的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。根據(jù)直流無刷電機(jī) 的運(yùn)行方式，在需要根據(jù)母線電流檢測直流無刷電機(jī)的運(yùn)行情況時(shí)需要較為準(zhǔn)確的母線電 流，以達(dá)到運(yùn)行精準(zhǔn)的目的；基于此，在本發(fā)明實(shí)施例給出了直流無刷電機(jī)母線電流的準(zhǔn)確 測量電路。
[0028] 如圖1所示，一種麻醉機(jī)的直流無刷電機(jī)母線電流準(zhǔn)確測量電路，其包括：差分電 路101、輸出電壓可調(diào)的直流偏置電路102。
[0029] 如圖2所示，即為測量所述采樣電阻上電壓的差分電路，其包括第一反相運(yùn)放認(rèn)、 第二反相運(yùn)放U 2、第一負(fù)反饋電路和第二負(fù)反饋電路。
[0030] 所述差分電路中第一負(fù)反饋電路的兩端分別與所述差分電路中第一反相運(yùn)放認(rèn) 的輸出端1和所述差分電路中第一反相運(yùn)放Ui的反相輸入端2連接；所述差分電路中第二 負(fù)反饋電路的兩端分別與所述差分電路中第二反相運(yùn)放U 2的輸出端6和第二反相運(yùn)放U2 的反相輸入端5連接；所述差分電路中第一反相運(yùn)放的輸出端1和差分電路中第二反相 運(yùn)放U2的反相輸入端5連接；且采樣電阻R s兩端分別與差分電路中第一反相運(yùn)放的正 相輸入端3和差分電路中第二反相運(yùn)放U2的正相輸入端4連接。
[0031] 所述差分電路中第一反相運(yùn)放Ui的正相輸入端與差分電路中第一電阻Ri -端連 接，第一電阻&另一端接地，所述差分電路中第一負(fù)反饋電路中串聯(lián)第二電阻R2;所述差分 電路中第二負(fù)反饋電路包括串聯(lián)的第三電阻私和第四電阻R 4;另外，第一電阻札和第四電 阻R4的阻值相同，第二電阻R2和第三電阻R 3的阻值相同，且差分電路中第一反相運(yùn)放A和 差分電路中第二反相運(yùn)放U2的供電電壓為-5VA和+5VA。
[0032] 下面進(jìn)一步分析采樣電阻上電壓的差分電路的工作過程：
[0033] 如圖2所示：根據(jù)運(yùn)放的"虛短虛斷"的原理，B點(diǎn)的電壓V2 = Vs，A點(diǎn)的電壓％ = Vg ;流經(jīng)電阻R2和電阻札的電流為L，流經(jīng)電阻R3和電阻R4的電流為1 2，對A點(diǎn)應(yīng)用基爾 霍夫電流定律（KCL)，則L = 12，也就是：
[0034] (Vg-Vs)/R2 = (Voutl-Vg