[发明专利]一种大功率双转无刷直流电机过流保护装置

摘要

本发明涉及一种大功率双转无刷直流电机过流保护装置，其特征在于：霍尔电流传感器的输入端为相电流信号，其输出端串行连接差分隔离运放电路、直流偏置电路和限幅滤波电路，限幅滤波电路的输出端串行连接比较器及其偏置电路，比较器及其偏置电路的另一个输入端连接停机电压产生电路的输出端；本发明采用高精度相电流采样电路，提高了电机电流采样精度，具有较强的抗干扰能力，同时改善了系统的驱动能力和电磁兼容性；停机电压产生电路和停机信号产生电路能够准确及时地保证电机处于异常工作情况下的紧急处理，提高了系统工作的可靠性和稳定性。

主权项

1.一种大功率双转无刷直流电机过流保护装置，其特征在于包括相电流差分线性隔离放大电路、相电流求取电路、停机电压产生电路和停机信号产生电路；所述相电流差分线性隔离放大电路包括霍尔电流传感器和差分隔离运放电路；所述相电流求取电路包括直流偏置电路和限幅滤波电路；所述停机信号产生电路为比较器及其偏置电路；连接关系为：霍尔电流传感器的输入端为相电流信号，其输出端串行连接差分隔离运放电路、直流偏置电路和限幅滤波电路，限幅滤波电路的输出端串行连接比较器及其偏置电路，比较器及其偏置电路的另一个输入端连接停机电压产生电路的输出端；工作过程：电机绕组中的相电流信号经过霍尔电流传感器线性转换为的0‑4V电压信号，经过差分隔离运放电路后输出幅值±5V的电压信号，再输入到直流偏置电路，输出产生0‑4V的直流偏置电压信号，再经过限幅滤波电路，输出为电机实时电流检测信号，与停机电压产生电路产生的停机电压并行输入到停机信号产生电路，停机电压产生电路的停机电压信号与电机实时电流检测信号进行比较产生停机信号，当电机工作正常时，停机信号为高电平；当电机处于堵转等异常情况下，停机信号为低电平，电机控制系统进行停机控制；所述相电流差分线性隔离放大电路包括霍尔电流传感器、差分隔离运放HCPL7800、运算放大器U1A、串联电阻R15、电阻R18、电阻R23、电阻R24、电阻R27、电阻R31、电容C37、电容C40、电容C43、电容C46和电容C49；连接关系为：霍尔电流传感器对电机相电流进行转换得到0‑4V电压信号U_IN，U_IN信号经过串联电阻R15后连接在差分隔离运放HCPL7800的输入正端，HCPL7800的输入负端接地，其输入正端与输入负端之间并联有电阻R18和电容C37，HCPL7800的输出负端与运算放大器U1A的A路运放的输入间串联电阻R24，HCPL7800的输出正端通过串联电阻R23连接到运算放大器U1A的A路运放的输入正端；运算放大器U1A的A路运放的输入正端与AGND之间并联有电阻R31和电容C46，在运算放大器U1A的A路运放的输入负端与单端输出引脚之间并联有电阻R27和电容C49，选择匹配电阻使得输出信号U_1为±5V的模拟电压信号；所述相电流求取电路包括运算放大器U1B、运算放大器U2A、电阻R45、电阻R55、电阻R32、电阻R33、电阻R35、电阻R50、电阻R37、二极管D1、二极管D2和电容C22；连接关系为：U_1信号通过电阻R45后输入到运算放大器U1B的B路运放的输入负端，其输入正端串联电阻R55后接地，同时其输入正端串联电阻R32与+5VA相接，运算放大器U1B的B路运放的输出端与输入端之间串联电阻R33，输出端再串联电阻R35连接到运算放大器U2A的输入负端，运算放大器U2A的输入正端通过电阻R50与AGND相连，U2A输入负端与输出端连接电阻R37构成比例反相电路，输出信号再经过由二极管D1、D2构成的限幅电路，输出为0‑4V的电机实时电流检测信号；所述停机电压产生电路包括精密基准电压源REF195、D/A转换芯片、电容C75、电容C96、电容C97、电容C99、电容C100、电容C101、电阻R55、电阻R56和电阻R90；连接关系为：精密基准电压源REF195的out引脚输出与D/A转换芯片的REF引脚相连，D/A转换芯片通过接收无刷直流电机DSP控制器的SPI串行接口发送的停机数值进行D/A转换，生成系统所需要的停机电压；REF5V为较稳定的5V，通过C75与地相连，D/A转换芯片的SCLK、DIN、CS引脚分别与双转无刷直流电机控制系统DSP控制器的SPI接口相连，VCC、SHND、BNI/BIP和CLR连接+5V电源，VDD的引脚接有+15V电源，D/A转换芯片的out引脚输出为tingji信号；所述停机信号产生电路包括运算放大器LM393、电阻R61、电阻R66、电阻R67、电阻R71、电容C81和电容C83；连接关系为：输入信号tingji经过串联电阻R67连接运算放大器U1A的正端，U_out与运算放大器LM393的负端串联两个电阻R66和R71，R66和R71之间是通过电容C83与地相接，运算放大器的输出端串联一个电阻R61上拉至+5V，输出信号97为停机信号。