一种永磁同步电机的电流检测及过流保护电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种永磁同步电机的电流检测及过流保护电路，包括门极驱动芯片、电机、U相功率管、V相功率管、W相功率管；第一电阻、第二电阻和第三电阻的一端分别与U相功率管、V相功率管和W相功率管的S极连接，另一端与强电源地BUS

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机的电流检测及过流保护电路


[0001]本技术涉及一种永磁同步电机，具体涉及一种永磁同步电机的电流检测及过流保护电路。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的快速发展和永磁材料性价比的提高，永磁同步电机由于具有结构简单、控制性能好、效率高等优点，近年来得到了广泛应用。通常来说一个独立的永磁同步电机驱动控制系统主要包括微处理器、位置检测电路、电流检测电路、功率放大电路以及驱动单元、驱动及控制电源等部件组成，使得永磁同步电机有各种不同的控制方式，例如转矩控制/电流控制、速度控制、位置控制等，其中，相电流的检测对于电流环的计算、过流保护及过温保护有重要的参考作用。
[0003]如图1所示，其中，图1为目前常用的永磁同步电机的电流检测和过流保护电路，在驱动电路的三个采样电阻R1、R2和R3的公共端再串接一个采样电阻Rs，根据基尔霍夫电流定律可知，流过三个采样电阻R1、R2和R3的电流之和与流过采样电阻Rs的驱动电路的总电流相等，引入采样电阻Rs可实现对总电流的检测和保护，但是这种四采样电阻方案会造成永磁同步电机驱动板的地线布局拥挤，影响驱动电路的抗干扰能力。
[0004]为此，中国技术专利(专利号为ZL201920625764.8)公开了“一种永磁同步电机的电流检测和过流保护电路”，所述电流检测和过流保护电路的电路原理图如图2所示，即在图1的基础上取消采样电阻Rs，直接从三个采样电阻(即R1、R2和R3)分别引出信号线通过另外三个电阻(即Rp1、Rp2、Rp3)连接到比较器CMP的输入端，从而实现对总电流的检测和保护，进而减少驱动电路的额外器件，有利于驱动板的地线布局和设计。图2所示的驱动板上存在两种接地方式，其中，三个采样电阻R1、R2和R3所接的公共地为强电源地BUS
‑
GND，过流比较器CMP所接的地为信号地SGND，由于强电源地BUS
‑
GND和信号地SGND之间的实际电阻不为零，而驱动板在正常工作时六个功率管一直在作PWM斩波调制，从而导致强电源地BUS
‑
GND和信号地SGND之间存在电位差和采样毛刺，如图3所示，图3为某驱动板样机中测试的强电源地BUS
‑
GND和信号地SGND之间电位差波形图，其中的电位差毛刺幅值达180mV，因此，图2所示的电流检测和过流保护电路要实现对主电路的过流保护，需要对信号进行滤波处理，如果滤波电路的设计不合理，可能使过流保护动作延时而损坏功率管。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种永磁同步电机的电流检测及过流保护电路，所述电流检测及过流保护电路以抑制不同地之间的电位差和采样毛刺带来的干扰，防止过流保护电路的误动作。
[0006]本技术解决上述技术问题的技术方案是：
[0007]一种永磁同步电机的电流检测及过流保护电路,包括门驱动芯片IC1、电机MOTOR、U相功率管、V相功率管、W相功率管、采样电阻、运算放大器模块以及比较器模块，其中，所述
采样电阻包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；所述运算放大器模块包括第一运算放大器INA1、第二运算放大器INA2和第三运算放大器INA3；所述比较器模块包括第一比较器CMP1、第二比较器CMP2和第三比较器CMP3；其中，
[0008]所述门驱动芯片IC1分别通过所述U相功率管、所述V相功率管和所述W相功率管与所述电机MOTOR的U相、V相和W相连接；所述第一电阻R1、所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的公共端与强电源地BUS
‑
GND连接；
[0009]所述U相功率管包括与所述门驱动芯片IC1的高电平管脚1H连接的第一场效应管MST1以及与所述门驱动芯片IC1的低电平管脚1L连接的第二场效应管MST2，其中，所述第一场效应管MST1的S极和所述第二场效应管MST2的D极及所述电机MOTOR的U相连接；所述第一电阻R1与所述第二场效应管MST2的S极连接；所述V相功率管包括与所述门驱动芯片IC1的高电平管脚1H连接的第三场效应管MST3和与所述门驱动芯片IC1的低电平管脚1L连接的第四场效应管MST4，其中，所述第三场效应管MST3的S极和所述第四场效应管MST4的D极及所述电机MOTOR的V相连接，所述第二电阻R2与所述第四场效应管MST4的S极连接；所述W相功率管包括与门驱动芯片IC1的高电平管脚1H连接的第五场效应管MST5和与所述门驱动芯片IC1的低电平管脚1L连接的第六场效应管MST6，其中，所述第五场效应管MST5的S极和所述第六场效应管MST6的D极及所述电机MOTOR的W相连接，所述第三电阻R3与所述第六场效应管MST6的S极连接；
[0010]所述第一电阻R1的两端分别通过信号线S1和信号线S2与所述第一运算放大器INA1的两个输入端相连；所述第二电阻R2的两端分别通过信号线S3和信号线S4与所述第二运算放大器INA2的两个输入端相连；所述第三电阻R3的两端分别通过信号线S5和信号线S6与所述第三运算放大器INA3的两个输入端相连；所述第一运算放大器INA1的输出端与所述第一比较器CMP1的输入端连接；所述第二运算放大器INA2的输出端与所述第二比较器CMP2的输入端连接，所述第三运算放大器INA3的输出端与所述第三比较器CMP3的输入端连接；所述第一比较器CMP1、所述第二比较器CMP2和所述第三比较器CMP3的另一输入端均与参考电压Vref相连；所述第一比较器CMP1、所述第二比较器CMP2、所述第三比较器CMP3的三个输出端与第四电阻R4的一端并联，以此作为电机过流保护信号输出端；所述第四电阻R4的另一端则与信号电源VSS相连。
[0011]优选的，所述运算放大器模块采用SGM8634运放芯片IC2，所述SGM8634运放芯片IC2包括第一运算放大器INA1、第二运算放大器INA2和第三运算放大器INA3和第四运算放大器INA4，其中，采用第一运算放大器INA1、第二运算放大器INA2和第三运算放大器INA3对三相电流进行放大及滤波；采用第四运算放大器INA4产生电流放大时所需的参考电平V
REF
。
[0012]优选的，所述比较器模块采用LM339比较器芯片IC3，采用所述LM339比较器芯片IC3中的四个比较器中的三个作为第一比较器CMP1、第二比较器CMP2和第三比较器CMP3实现过流保护。
[0013]优选的，还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括SGM8634运放芯片IC2、多组电阻以及多组电容，该电流检测电路的连接方式为：
[0014]电阻R22的一端与+5V电源相连，另一端和电阻R23的一端同时与所述SGM8634运放芯片IC2的第12脚相连，电阻R23的另一端与地SGND相连；所述SGM8634运放芯片IC2的第13脚与第14脚相连作为参考电平V
REF
的输出端，该SGM8634运放芯片IC2的第4脚与+5V电源相...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的电流检测及过流保护电路,其特征在于，包括门驱动芯片(IC1)、电机(MOTOR)、U相功率管、V相功率管、W相功率管、采样电阻、运算放大器模块以及比较器模块，其中，所述采样电阻包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第三电阻(R3)；所述运算放大器模块包括第一运算放大器(INA1)、第二运算放大器(INA2)和第三运算放大器(INA3)；所述比较器模块包括第一比较器(CMP1)、第二比较器(CMP2)和第三比较器(CMP3)；其中，所述门驱动芯片(IC1)分别通过所述U相功率管、所述V相功率管和所述W相功率管与所述电机(MOTOR)的U相、V相和W相连接；所述第一电阻(R1)、所述第二电阻(R2)和所述第三电阻(R3)的公共端与强电源地BUS
‑
GND连接；所述U相功率管包括与所述门驱动芯片(IC1)的高电平管脚1H连接的第一场效应管(MST1)以及与所述门驱动芯片(IC1)的低电平管脚1L连接的第二场效应管(MST2)，其中，所述第一场效应管(MST1)的S极和所述第二场效应管(MST2)的D极及所述电机(MOTOR)的U相连接；所述第一电阻(R1)与所述第二场效应管(MST2)的S极连接；所述V相功率管包括与所述门驱动芯片(IC1)的高电平管脚1H连接的第三场效应管(MST3)和与所述门驱动芯片(IC1)的低电平管脚1L连接的第四场效应管(MST4)，其中，所述第三场效应管(MST3)的S极和所述第四场效应管(MST4)的D极及所述电机(MOTOR)的V相连接，所述第二电阻(R2)与所述第四场效应管(MST4)的S极连接；所述W相功率管包括与门驱动芯片(IC1)的高电平管脚1H连接的第五场效应管(MST5)和与所述门驱动芯片(IC1)的低电平管脚1L连接的第六场效应管(MST6)，其中，所述第五场效应管(MST5)的S极和所述第六场效应管(MST6)的D极及所述电机(MOTOR)的W相连接，所述第三电阻(R3)与所述第六场效应管(MST6)的S极连接；所述第一电阻(R1)的两端分别通过信号线S1和信号线S2与所述第一运算放大器(INA1)的两个输入端相连；所述第二电阻(R2)的两端分别通过信号线S3和信号线S4与所述第二运算放大器(INA2)的两个输入端相连；所述第三电阻(R3)的两端分别通过信号线S5和信号线S6与所述第三运算放大器(INA3)的两个输入端相连；所述第一运算放大器(INA1)的输出端与所述第一比较器(CMP1)的输入端连接；所述第二运算放大器(INA2)的输出端与所述第二比较器(CMP2)的输入端连接，所述第三运算放大器(INA3)的输出端与所述第三比较器(CMP3)的输入端连接；所述第一比较器(CMP1)、所述第二比较器(CMP2)和所述第三比较器(CMP3)的另一输入端均与参考电压Vref相连；所述第一比较器(CMP1)、所述第二比较器(CMP2)、所述第三比较器(CMP3)的三个输出端与第四电阻（R4）的一端并联，以此作为电机过流保护信号输出端；所述第四电阻（R4）的另一端则与信号电源VSS相连。2.根据将权利要求1所述的永磁同步电机的电流检测及过流保护电路,其特征在于，所述运算放大器模块采用SGM8634运放芯片（IC2），所述SGM8634运放芯片（IC2）包括第一运算放大器(INA1)、第二运算放大器(INA2)和第三运算放大器(INA3)和第四运算放大器(INA4)，其中，采用第一运算放大器(INA1)、第二运算放大器(INA2)和第三运算放大器(INA3)对三相电流进行放大及滤波；采用第四运算放大器(INA4)产生电流放大时所需的参考电平VREF。3.根据将权利要求2所述的永磁同步电机的电流检测及过流保护电路,其特征在于，所述比较器模块采用LM339比较器芯片（IC3），采用所述LM339比较器芯片（IC3）中的四个比较器中的三个作为第一比较器(CMP1)、第二比较器(CMP2)和第三比较器(CMP3)实现过流保
护。4.根据将权利要求3所述的永磁同步电机的电流检测及过流保护电路,其特征在于，还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括SGM8634运放芯片（IC2）、多组电阻以及多组电容，该电流检测电路的连接方式为：电阻（R22）的一端与+5V电源相连，另一端和电阻（R23）的一端同时与所述SGM8634运放芯片（IC2）的第12脚相连，电阻（R23）的另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：童怀，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：