zaiwushuazhiliudianjikongzhixitongzhong，dianliucaiyangjibaohudianluzuoweiqizhongdeyigefankuihuanjie，zuoyongshiduidianjiyunxingshidedianliujinxingshishijiancecaiji，jingguochulihou，badianliuxinhaozhuanhuanweikongzhixitongkeyishibiedexiaodianyaxinhao，rangkongzhixitongkeyizuochuxiangyingdekongzhihebaohudongzuo。youyudianjidianliushijiaoliudianliu
，yincidianliucaiyangjibaohudianluxuyaojubeizhengliugongneng
，putongzhengliudianludehexinyuanjianshijuyoudanxiangdaodianxingnengdeerjiguan，tongchangshiyong1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、fujiaobiandedianyazhuanhuanweidanjixingdianyadedianlu。benwendebanbogaojingduzhengliudianlushizaibilifangdadianluzhongjiaruerjiguan，liyongerjiguandedanxiangdaodianxingshixianzhengfuliangbanzhouneiyinrubutongshendudefufankui。anzhezhongsilugouchengdebanbogaojingduzhengliudianlurutu1所示。

圖1 高精度半波整流電路
 

 

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

例如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

 

 

 

霍爾電流傳感器是一種先進的
、能隔離主電路回路和電子控製電路的電檢測元件。它綜合了互感器和分流器的所有優點，同時又克服了互感器和分流器的不足(互感器隻適用於50 Hz工頻測量;分流器無法進行隔離測量)，可測量任意波形的電流，精度高

，動態性能好，工作頻帶寬，本文中的霍爾傳感器采用萊姆(lem)公司的LF205-S，該型傳感器的最大電流測量範圍是：±200 A，有效測量範圍是±100 A
，當測量電流在有效範圍之類時，輸出電壓是：±4 V，其測量精度達到1%，動態響應時間小於7μs,跟蹤速度di/dt高於50A/μs。

 

 

TL082是一種通用的J—FET雙運算放大器。其特點有：較低的輸入偏置和偏移電流;輸出設有短路保護;輸入級具有較高的輸入阻抗內建頻率補償電路
，在電流保護電路設計中

，使用TL082構成高精度半波整流電路和加法器
，而由於TL082為雙運算放大器

，所以節省了控製板的空間，使得電路的設計更加的簡潔和精巧。

 

 

TL431是一個有良好的熱穩定性能的三端可調分流基準源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從Vref(2.5 V)到36 V範圍內的任何值(如圖3)。該器件的典型動態阻抗為0.2 Ω，在很多應用中可以用它代替齊納二極管，輸出為一個固定電壓值，計算公式是：Vout=(R1+R2)x2.5/R2

圖4 TL431恒壓5V輸出電路圖

 

當R1取值為0的時候
，R2可以省略
，在本文中
，使用TI431構成恒壓電壓源5 V
，給比較器供電。

 

由於霍爾傳感器的體積相對較大
，所以本文僅僅使用兩個霍爾電流傳感器對電機A、C兩相繞組電流進行檢測，將A、C相中的-100 A～100 A大電流轉化為-4 V～4 V的小電壓信號，再根據無刷直流電機三相電流的特性IA+IB+IC=0，計算得出IB=-(IA+IC)，因此B相電流可以通過對A
、C相求和反相得到
，從而可以減少霍爾電流傳感器的使用數量
，縮小體積

，削減成本。如圖5所示。

圖5 B相電流的實現

 

再得到B相電流以後，分別對A
、B、C三相相使用TL082構成的高精度半波整流模塊進行半波整流，再將整流過的A、B、C三相電壓信號求和反相，得到此時進入功率管電流的瞬時值所對應的電壓值。

圖6 無刷直流電機電流采樣保護電路結構圖

 

在電機的運行過程中，該電路能實時測量電機的電流，並發出兩路信號，一路輸入到DSP的ADC模塊中去

，采樣電機電流的數字值，從而可以方便的在DSP中實行電流的閉環PID調節。

 

另一路送到比較電路中，然後DSP采用了兩種方式來對電機進行保護。一種是限流保護
，當電流增大超過限流電流62.5 A(對應電壓值為2.5 V)時

，保護電路向CPLD發出限流信號
，進而使控製芯片DSP啟動相應的限流程序進行操作，調節PWM的占空比，來改變實際加載到電機兩端的電壓，改變電流大小;另一種是停機保護，如果電流由於某些原因，繼續增大到停機電流80 A(對應電壓值為3.2 V)時
，DSPjiuhuiqidongtingjichengxu，lijiguanduansuoyoudegonglvguan
，dianjimashangtingzhiyunxing
，zheyangkeyifangzhiyouyudianliuguodaeryinqideduigonglvguanhuozhedianjidesunhuai，congertigaoxitongdekekaoxing。

 

電流采樣及保護電路實驗波形如圖7所示。

圖7 采樣電路實驗波形

 

在圖7中通道1輸入A相經過電流傳感器後的波形曲線，通道2輸入C相經過電流傳感器後的波形曲線，通道1和通道2相位相差120。，幅值，通道3為A
、B、C三相信號經過求和反相後的波形

，平均幅值為1.48 V，符合理論分析結果。

 

 

該電路利用了放大器的原理提出了一種高精度電流采樣的方法，並且結合了過流保護
、停(ting)機(ji)保(bao)護(hu)的(de)功(gong)能(neng)
，從(cong)而(er)能(neng)保(bao)障(zhang)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)的(de)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)。目(mu)前(qian)該(gai)電(dian)路(lu)已(yi)經(jing)應(ying)用(yong)於(yu)某(mou)型(xing)號(hao)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)，實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)也(ye)證(zheng)明(ming)這(zhe)個(ge)電(dian)路(lu)可(ke)以(yi)對(dui)電(dian)機(ji)的(de)實(shi)時(shi)電(dian)流(liu)進(jin)行(xing)高(gao)精(jing)度(du)檢(jian)測(ce)采(cai)樣(yang)並(bing)且(qie)及(ji)時(shi)、可靠的保護好電機。