专利名称：用于伺服系统中的高精度电流采样电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电子电路的电流采样电路。
背景技术：
数字交流伺服系统广泛应用于轻工纺织机械、各类数控机床以及其他一些自动化流水线。在实现其控制算法时，需要对伺服电机的相电流进行采样，参与运算。目前的交流 伺服系统的采样电路，主要采用电流霍尔与电流采样电阻和线性光耦的方式来实现对交流 伺服电机相电流的采样。对于第一种方式，电流霍尔串接在伺服电机的相线中，其电流信号 输出经运算放大器放大，再经AD模数转换芯片将模拟电流信号转换为数字信号输出。这种 采样电路由于霍尔的体积大，成本高的不足之处，且采样精度不高。对于第二种方式，在伺 服电机的相线中串接采样电阻，采用采样电阻，将伺服电机的相电流量转化为电压量。采样 电阻两端与线性光耦的初级连接，线性光耦的次级与运算放大电路连接，输出经AD模数转 换得到对应的数字量。现有技术的电流采样电路的缺点是1.对于采用电流霍尔的电流采样电路，电流霍尔存在体积大，成本高的不足之处， 尤其是其输出的模拟电流信号的线性度低，造成采样精度不高的缺陷。2.对于采用采样电阻和线性光耦的电流采样电路，其采样电阻要求阻值很低，一 般为毫欧级，同时要求采样电阻的精度非常高。但是，一般的采样电阻不可避免的会出现电 阻值有漂移现象发生，同时受到温度等环境因数影响比较大。线性光耦的线性范围小，输入 输出的线性较差，并且随温度变化较大。3.对于采用采样电阻和线性光耦的电流采样电路，由于采样电阻和线性光耦的两 个环节都存在误差，系统电流采样的整体误差很难保证。4.对于功率比较高的伺服系统，采用采样电阻和线性光耦的方案很难满足要求。 发明内容本实用新型要解决现有电流采样电路存在线性度差、精度不高的问题，提供了一 种线性度好、精度高的用于伺服系统中的高精度电流采样电路。本实用新型的技术方案用于伺服系统中的高精度电流采样电路，其特征在于包括集成的霍尔电流传感 器电路、运算放大电路、钳位电路，所述集成的霍尔电流传感器电路的电流采样通道串入伺 服电机相线中，将相线的电流信号转换为比例关系的模拟电压信号；所述集成的霍尔电流传感器电路的输出端与运算放大电路同相端连接，所述运算 放大电路将电压信号放大并电平转换；所述运算放大器的输出端与钳位电路连接，所述钳位电路保护电压信号输入到 DSP的模数转换单元。进一步，所述的集成的霍尔电流传感器电路包括集成的霍尔电流传感器，所述集成的霍尔电流传感器的电流采样输入通道正端与相线的正端连接，其负端与相线的负端连 接，所述集成的霍尔电流传感器的电源端Vcc与电源和第一电容连接，第一电容的另一端 与GND连接，所述集成的霍尔电流传感器的Fitter端与第二电容连接，第二电容的另一端 与GND连接，所述集成的霍尔电流传感器的GND端与GND连接，所述集成的霍尔电流传感器 的电压输出端Vout与第一电阻连接。进一步，所 述运算放大电路包括两个运算放大器，所述第一运算放大器的同相端 与第一电阻连接，其反向端与第二电阻、第三电阻连接，所述第二电阻的另一端与GND连 接，所述第三电阻的另一端与第四电阻和第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放 大器的电源端连接正负电源；所述第二运算放大器的同相端与第四电阻、第五电阻连接，所 述第五电阻的另一端与GND连接，所述第二运算放大器的反向端与其输出端连接。进一步，所述钳位电路包括两个钳位二极管，所述第二运算放大器的反向端和输 出端连接后与第一钳位二极管、第二钳位二极管的并接端连接，并与DSP连接。本实用新型的有益效果1.采用S0IC8封装，体积非常小，适合在电路板上布局，且成本比较低。2.采用霍尔效应原理，但是在芯片内部处理使得输出量为电压量，实现了电流量 向电压量的转换，比传统的电流霍尔体积更小，功能更强。3.由于采用的是集成的电流传感器芯片，其内部靠近表面有铜质的电流通道，其 阻值小而且稳定，使得通过铜箔的电流量大小能够精确的反应。4.该电路整体误差有保证< 5%，带宽> 50khz。5.电容元件比较少，动态性能有保证；并且元件少，电源少，电路简单。6.可以满足适应不同功率的应用需求。7.无需光耦隔离，即可以实现伺服电机相线端和模拟电压输出端的电气隔离。
图1是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
参照图1，用于伺服系统中的高精度电流采样电路，包括集成的霍尔电流传感器电 路1、运算放大电路2、钳位电路3，所述集成的霍尔电流传感器电路1的电流采样通道串入 伺服电机相线中，将相线的电流信号转换为比例关系的模拟电压信号；所述集成的霍尔电流传感器电路1的输出端与运算放大电路2同相端连接，所述 运算放大电路2将电压信号放大并电平转换；所述运算放大器2的输出端与钳位电路3连接，所述钳位电路3保护电压信号输 入到DSP的模数转换单元。所述的集成的霍尔电流传感器电路1包括集成的霍尔电流传感器U1，所述集成的 霍尔电流传感器Ul的电流采样输入通道正端与相线的正端连接，其负端与相线的负端连 接，所述集成的霍尔电流传感器Ul的电源端Vcc与电源和第一电容Cl连接，第一电容Cl 的另一端与GND连接，所述集成的霍尔电流传感器Ul的Fitter端与第二电容C2连接，第 二电容C2的另一端与GND连接，所述集成的霍尔电流传感器Ul的GND端与GND连接，所述集成的霍尔电流传感器Ul的电压输出端Vout与第一电阻Rl连接。所述运算放大电路2包括两个运算放大器U2、U3，所述第一运算放大器U2的同相 端与第一电阻Rl连接，其反向端与第二电阻R2、第三电阻R3连接，所述第二电阻R2的另一 端与GND连接，所述第三电阻R3的另一端与第四电阻R4和第一运算放大器U2的输出端连 接，所述第一运算放大器U2的电源端连接正负电源；所述第二运算放大器U3的同相端与第 四电阻R4、第五电阻R5连接，所述第五电阻R5的另一端与GND连接，所述第二运算放大器 U3的反向端与其输出端连接。所述钳位电路3包括两个钳位二极管D1、D2，所述第二运算放大器U3的反向端和 输出端连接后与第一钳位二极管D1、第二钳位二极管D2的并接端连接，并与DSP连接。本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新 型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也 及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求用于伺服系统中的高精度电流采样电路，其特征在于包括集成的霍尔电流传感器电路、运算放大电路、钳位电路，所述集成的霍尔电流传感器电路的电流采样通道串入伺服电机相线中，将相线的电流信号转换为比例关系的模拟电压信号；所述集成的霍尔电流传感器电路的输出端与运算放大电路同相端连接，所述运算放大电路将电压信号放大并电平转换；所述运算放大器的输出端与钳位电路连接，所述钳位电路保护电压信号输入到DSP的模数转换单元。
2.根据权利要求1所述的用于伺服系统中的高精度电流采样电路，其特征在于所述 的集成的霍尔电流传感器电路包括集成的霍尔电流传感器，所述集成的霍尔电流传感器的 电流采样输入通道正端与相线的正端连接，其负端与相线的负端连接，所述集成的霍尔电 流传感器的电源端Vcc与电源和第一电容连接，第一电容的另一端与GND连接，所述集成的 霍尔电流传感器的Fitter端与第二电容连接，第二电容的另一端与GND连接，所述集成的 霍尔电流传感器的GND端与GND连接，所述集成的霍尔电流传感器的电压输出端Vout与第 一电阻连接。
3.根据权利要求1或2所述的用于伺服系统中的高精度电流采样电路，其特征在于 所述运算放大电路包括两个运算放大器，所述第一运算放大器的同相端与第一电阻连接， 其反向端与第二电阻、第三电阻连接，所述第二电阻的另一端与GND连接，所述第三电阻的 另一端与第四电阻和第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的电源端连接正 负电源；所述第二运算放大器的同相端与第四电阻、第五电阻连接，所述第五电阻的另一端 与GND连接，所述第二运算放大器的反向端与其输出端连接。
4.根据权利要求3所述的用于伺服系统中的高精度电流采样电路，其特征在于所述 钳位电路包括两个钳位二极管，所述第二运算放大器的反向端和输出端连接后与第一钳位 二极管、第二钳位二极管的并接端连接，并与DSP连接。
专利摘要用于伺服系统中的高精度电流采样电路，包括集成的霍尔电流传感器电路、运算放大电路、钳位电路，所述集成的霍尔电流传感器电路的电流采样通道串入伺服电机相线中，将相线的电流信号转换为比例关系的模拟电压信号；所述集成的霍尔电流传感器电路的输出端与运算放大电路同相端连接，所述运算放大电路将电压信号放大并电平转换；所述运算放大器的输出端与钳位电路连接，所述钳位电路保护电压信号输入到DSP的模数转换单元。本实用新型的有益效果线性度好、精度高。
文档编号G01R19/00GK201569695SQ200920297809
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月12日 优先权日2009年12月12日
发明者何恰, 吕晓东, 覃海涛, 邵玉震 申请人:杭州日鼎控制技术有限公司