專利名稱：電機(jī)及其電流采樣電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于采樣流經(jīng)電機(jī)定子電流信號的電流采樣電路以及具有這種電流采樣電路的電機(jī)。
背景技術(shù)：
永磁同步電機(jī)是一種常見的電機(jī)，廣泛地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)以及生活的各種電器設(shè)備中?，F(xiàn)有的永磁同步電機(jī)具有定子以及永磁轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)子軸，用于向外輸出動力。永磁轉(zhuǎn)子能夠相對于定子旋轉(zhuǎn)，并帶動轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)。由于永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與輸入到定子的電流大小有關(guān)，對于數(shù)字化的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，為精確控制永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，往往需要對輸入到定子的電流進(jìn)行采樣、檢測，并將檢測到的電流信號反饋到控制電路，由控制電路對輸入到定子的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，在永磁 同步電機(jī)上通常會設(shè)置一個電流采樣電路，用于對輸入到定子的電流信號進(jìn)行采樣?，F(xiàn)有的電流采樣電路是在電機(jī)控制電路的逆變橋的下橋臂上串聯(lián)連接一個電阻作為電流傳感器，當(dāng)電流流經(jīng)該電阻時，在電阻的兩端形成電壓信號，并對電壓信號進(jìn)行放大后輸出到控制電路，控制電路通過檢測該電壓信號來判斷流經(jīng)的電流大小。這種電流采樣電路雖然結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低，但由于難以確保電阻的阻值的穩(wěn)定性，影響到電流信號的采樣精度。同時，由于電流采樣電路的電阻與控制電路之間沒有對干擾信號過濾、吸收的器件，容易導(dǎo)致高頻的干擾信號對采樣的信號造成影響，導(dǎo)致對電流信號采樣不精確，從而影響控制電路對電流大小的控制不精確，進(jìn)而造成對永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速控制不精確。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的是提供一種對電流信號采樣精確的電流采樣電路。本實(shí)用新型的另一目的是提供一種對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制精確的電機(jī)。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的主要目的，本實(shí)用新型提供的電流采樣電路包括霍爾傳感器，霍爾傳感器的輸出端連接有一個負(fù)載電阻，且霍爾傳感器的輸出端還連接至第一電壓跟隨器的輸入端，第一電壓跟隨器的輸入端還連接有第一濾波電路。由上述方案可見，電流采樣電路采用霍爾傳感器對電流信號進(jìn)行采樣，并通過電壓跟隨器輸出。由于霍爾傳感器的輸出端連接有負(fù)載電阻，能夠?qū)z測的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，且霍爾傳感器對電流信號采樣精度高、線性度好，并且霍爾傳感器的溫度漂移較小，反應(yīng)時間較短，測量范圍較大，能夠?qū)χ绷餍盘栆约皵?shù)百千赫茲的交流信號進(jìn)行檢測，因此能夠確保電壓信號真實(shí)地反映電流信號的大小情況。并且，由于電壓跟隨器輸出的信號與輸入信號之間保持高度線性關(guān)系，從而確保電壓跟隨器輸出的電壓信號與輸入信號之間的比例不會改變。同時，通過濾波電路對輸入到電壓跟隨器的電壓信號進(jìn)行濾波處理，將開關(guān)電源等產(chǎn)生的干擾信號進(jìn)行過濾，確保電流信號采樣的精確性。[0011]一個優(yōu)選的方案是，第一濾波電路為二階濾波電路。通過二階濾波電路對高頻干擾信號進(jìn)行濾波，能夠有效地對頻率較寬的干擾信號進(jìn)行過濾，減少采樣信號中的干擾信號。更進(jìn)一步的方案是，第一電壓跟隨器的輸出端連接至第二電壓跟隨器的輸入端，第二電壓跟隨器的輸入端還連接有第二濾波電路，第二濾波電路也是二級濾波電路。由此可見，霍爾傳感器輸出的電壓信號經(jīng)過兩個電壓跟隨器后輸出，且每一個電壓跟隨器的輸入端均連接有一個二階濾波電路，即霍爾傳感器輸出的信號經(jīng)過四階濾波后輸出，確保輸入到控制電路的信號包含的干擾信號較少，提高電流信號采樣精度，進(jìn)而提高對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的控制精確性。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的另一目的，本實(shí)用新型提供的電機(jī)具有定子、轉(zhuǎn)子以及對定子的輸入電流進(jìn)行采樣的電流采樣電路，其中，電流采樣電路具有霍爾傳感器，霍爾傳感器的輸出端連接有一個負(fù)載電阻，且霍爾傳感器的輸出端還連接至第一電壓跟隨器的輸入·端，第一電壓跟隨器的輸入端還連接有第一濾波電路。由上述方案可見，使用霍爾傳感器精確地采樣電流信號并通過負(fù)載電阻將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出，輸入的電壓信號經(jīng)過電壓跟隨器輸入端的濾波電路能夠有效地將干擾信號過濾，從而確?？刂齐娐穼斎氲蕉ㄗ与娏鞯目刂凭_性，保證對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的精確控制。

圖I是本實(shí)用新型電流采樣電路實(shí)施例的電原理圖。圖2是本實(shí)用新型電流采樣電路實(shí)施例在電機(jī)空載時一個通道采樣的信號波形圖。圖3是本實(shí)用新型電流采樣電路實(shí)施例在電機(jī)負(fù)載時一個通道采樣的信號波形圖。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例的電機(jī)具有定子以及轉(zhuǎn)子，并設(shè)有用于對輸入到定子的電流信號進(jìn)行采樣的電流信號采樣電路，同時設(shè)有用于控制輸入到定子電流大小的控制電路。電流采樣電路將采樣到的信號輸出到控制電路，控制電路的單片機(jī)將分析接收到的信號并根據(jù)接收到的信號調(diào)節(jié)輸入到定子的電流大小。參見圖1，本實(shí)施例的電流采樣電路具有兩路通道，分別是第一通道以及第二通道，第一通道具有霍爾傳感器Ul及電壓跟隨器U2、U3，第二通道具有霍爾傳感器U4及電壓跟隨器U5、U6，第二通道的電路結(jié)構(gòu)與第一通道的電路結(jié)構(gòu)完全相同?；魻杺鞲衅鱑l的兩個輸入端對輸入到定子的電流進(jìn)行采樣?；魻杺鞲衅鱑l具有良好的采樣精度，且線性度較好，溫度漂移較小，這些優(yōu)點(diǎn)都有利于電流信號的采樣?；魻杺鞲衅鱑l的輸出端連接有負(fù)載電阻R1，電流信號經(jīng)過負(fù)載電阻Rl后形成電壓信號輸出。此外，霍爾傳感器Ul還連接有多個電容Cl、C5、C18、C19等，這些電容用于對霍爾傳感器Ul的電流信號進(jìn)行濾波。[0024]由于電容C1、C5、C18的一端均連接到直流電源VCC，且電容C2、C6、C17的一端也連接到直流電源VCC，因此電容Cl、C5、C18、C19以及電容C2、C6、C17組成去耦濾波電路，
用于去除電流信號中的耦合干擾信號。霍爾傳感器Ul的輸出端還連接到電壓跟隨器U2的輸入端，電壓跟隨器U2的輸入端還連接有一個二階濾波電路，二階濾波電路由電阻R3、R4以及電容C9、C10組成，對霍爾傳感器Ul輸出的電壓信號進(jìn)行濾波，將電壓信號中的干擾信號進(jìn)行過濾。由于電機(jī)不同的使用情況下干擾信號的頻率不相同，因此可以根據(jù)不同電機(jī)的使用環(huán)境調(diào)節(jié)濾波電路中電阻R3、R4的阻值以及電容C9、C10的電容量，從而確保濾波電路能夠過濾頻率合適的干擾信號，并確保正常的電壓信號順利通過。電壓跟隨器U2的輸出端連接到另一個電壓跟隨器U3的輸入端，電壓跟隨器U3的 輸入端也連接有另一個二階濾波電路，該二階濾波電路由電阻R5、R6以及電容C12、C13組成，用于對輸入到電壓跟隨器U3的電壓信號進(jìn)行濾波。當(dāng)然，電阻R5、R6的阻值以及電容C12、C13的電容量可以根據(jù)干擾信號的頻率進(jìn)行調(diào)整，以確保更好地將干擾信號過濾。設(shè)置時，位于電壓跟隨器U2輸入端的濾波電路的濾波頻率與位于電壓跟隨器U3輸入端的濾波電路的濾波頻率可以不相同，例如，位于電壓跟隨器U2輸入端的濾波電路為低通濾波電路，而位于電壓跟隨器U3輸入端的濾波電路為高通濾波電路。電壓跟隨器U3的輸出端直接連接到控制電路的單片機(jī)的引腳上，即霍爾傳感器Ul采樣的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號后，經(jīng)過兩個二階濾波電路的過濾后輸出到控制電路，由控制電路對電壓信號進(jìn)行分析并控制輸入到定子電流的大小。因此，電壓信號實(shí)際上是經(jīng)過四階濾波后輸出到控制電路上，能夠充分地將電壓信號中的干擾信號過濾，確保輸出到控制電路中的電壓信號包含干擾信號較少，從而確保電流信號采樣的精確性，并確?？刂齐娐纺軌蚓_地控制輸入到定子的電流，進(jìn)而確保對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的精確控制。此夕卜，由于電壓跟隨器U2、U3輸出的電壓信號與輸入電壓信號幾乎一致,且具有良好的線性度，因此能夠確保輸入信號無失真地輸出。 參見圖2與圖3，采用本實(shí)施例對電流信號進(jìn)行采樣，電壓跟隨器U3輸出的電壓信號在空載以及帶負(fù)載的情況下，電壓波形中毛刺較少，即電壓信號包含的干擾信號較少，能夠真實(shí)反映定子上電流信號的波形。本實(shí)施例的第二通道具有霍爾傳感器U4以及電壓跟隨器U5、U6，霍爾傳感器U4的輸出端連接有負(fù)載電阻R2，用于將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號并輸出到電壓跟隨器U5。同時，霍爾傳感器U4還連接有去耦濾波電路，去耦濾波電路由電容C3、C7、C21、C22.C4.C8以及C20組成，用于過濾電流信號中的干擾信號。電壓跟隨器U5的輸入端連接有二階濾波電路，二階濾波電路由電阻R7、R8以及電容C11、C14組成，用于對輸入到電壓跟隨器U5的電壓信號進(jìn)行濾波。電壓跟隨器U5的輸出端連接至電壓跟隨器U6的輸入端，電壓跟隨器U6的輸出端直接連接到控制電路的單片機(jī)。相同地，電壓跟隨器U6的輸入端連接有二階濾波電路，該二階濾波電路由電阻R9、R10以及電容C15、C16組成，用于對輸入到電壓跟隨器U6的電壓信號進(jìn)行濾波。當(dāng)然，二階濾波電路中，電阻R7、R8的阻值以及電容C11、C14的電容量、電阻R9、RlO的阻值以及電容C15、C16的電容量均可以根據(jù)干擾信號的頻率進(jìn)行調(diào)整，以確保有效地對干擾信號進(jìn)行過濾。這樣，兩個通道采樣的電流信號均被轉(zhuǎn)換成電壓信號，且對電壓信號進(jìn)行四階濾波處理，確保輸出的電壓信號包含的干擾信號較少，提高檢測的精確性，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的精確控制。當(dāng)然，上述實(shí)施例僅是本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施方式，實(shí)際應(yīng)用時還可以有更多的改變，例如，電流采樣電路僅設(shè)置一個通道；或者，每一個通道僅設(shè)置一個電壓跟隨器等，這些改變并不會影響本實(shí)用新型的實(shí)施。最后需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施方式，如濾波電路具體結(jié)構(gòu)的改變、電壓跟隨器的連接方式的改變等變化也應(yīng)該包括在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.電機(jī)的電流采樣電路，其特征在于包括 霍爾傳感器，所述霍爾傳感器的輸出端連接有一個負(fù)載電阻，且所述霍爾傳感器的輸出端還連接至第一電壓跟隨器的輸入端，所述第一電壓跟隨器的輸入端還連接有第一濾波電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機(jī)的電流采樣電路，其特征在于 所述第一濾波電路為二階濾波電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電機(jī)的電流采樣電路，其特征在于 所述第一電壓跟隨器的輸出端連接至第二電壓跟隨器的輸入端，所述第二電壓跟隨器的輸入端還連接有第二濾波電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)的電流采樣電路，其特征在于 所述第二濾波電路為二級濾波電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電機(jī)的電流采樣電路，其特征在于 所述電流采樣電路具有第一通道以及第二通道，所述第一通道及所述第二通道均具有一個所述霍爾傳感器、所述第一電壓跟隨器及所述第一濾波電路。
6.電機(jī),包括 定子、轉(zhuǎn)子以及對所述定子的輸入電流進(jìn)行采樣的電流采樣電路； 其特征在于 所述電流采樣電路具有霍爾傳感器，所述霍爾傳感器的輸出端連接有一個負(fù)載電阻，且所述霍爾傳感器的輸出端還連接至第一電壓跟隨器的輸入端，所述第一電壓跟隨器的輸入端還連接有第一濾波電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)，其特征在于 所述第一濾波電路為二階濾波電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電機(jī)，其特征在于 所述第一電壓跟隨器的輸出端連接至第二電壓跟隨器的輸入端，所述第二電壓跟隨器的輸入端還連接有第二濾波電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)，其特征在于 所述第二濾波電路為二級濾波電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電機(jī)，其特征在于 所述電流采樣電路具有第一通道以及第二通道，所述第一通道及所述第二通道均具有一個所述霍爾傳感器、所述第一電壓跟隨器及所述第一濾波電路。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種電機(jī)及其電流采樣電路，該電流采樣電路包括霍爾傳感器，霍爾傳感器的輸出端連接有一個負(fù)載電阻，且霍爾傳感器的輸出端還連接至第一電壓跟隨器的輸入端，第一電壓跟隨器的輸入端還連接有第一濾波電路。電機(jī)具有定子、轉(zhuǎn)子以及對定子的輸入電流進(jìn)行采樣的電流采樣電路，其中，電流采樣電路具有霍爾傳感器，霍爾傳感器的輸出端連接有一個負(fù)載電阻，且霍爾傳感器的輸出端還連接至第一電壓跟隨器的輸入端，第一電壓跟隨器的輸入端還連接有第一濾波電路。本實(shí)用新型能夠過濾采樣信號中的干擾信號，確保對電流信號采樣的精確性，進(jìn)而精確控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。
文檔編號G01R19/25GK202634348SQ20122016937
公開日2012年12月26日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者平麗 申請人:珠海格力電器股份有限公司, 珠海凱邦電機(jī)制造有限公司, 合肥凱邦電機(jī)有限公司