【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直流电机控制领域，具体为一种基于tmr传感器的电机驱动器及过流保护方法。
技术介绍
1、直流无刷电机以其力矩输出大、控制精度高、高可靠性等优点，逐渐替代传统的直流有刷电机和异步电机，被广泛应用于航空航天工业、机械加工、家电及汽车工业等诸多领域。随着直流电机相关技术的发展，作为直流无刷电机之中的关键元件，电机驱动器也将朝着大输出功率、低功耗、集成化以及智能化的方向发展。
2、直流无刷电机驱动器的故障主要由供电电压、负载工况等外部因素造成。根据电力电子转换器中的器件故障进行统计分析，半导体功率器件是最容易出现故障的器件，而短路过流是造成功率器件失效的最主要原因。其对电机的危害最大。因此电机驱动器之中均包含过流保护功能。常见的过流保护有基于相电流保护技术和母线电流保护技术。基于相电流的过流保护技术是通过采集不同相绕组上的电流，当超过设定的阈值，则关闭驱动器输出，达到限制电流的目的。基于相电流的过流保护技术快速、可靠，但需要的电流传感器数量多，增加了系统功耗。基于母线电流的过流保护技术通过采集母线电流，当超过设定的阈值时，通过调节电机驱动器pwm占空比从而调节电机输出，使得母线电流不再升高，从而达到限制电流的作用。目前以上两种保护技术，均使用高精度采样电阻串联在功率回路中实现电流信号的检测。因为采样电阻需要接入母线中，故在大电流、低电压应用中其工作效率会大大降低。采样电阻的寄生电感会限制其检测精度和检测带宽。从而一定程度限制了电机驱动器的控制精度和工作频率。此外，由于采样电阻串联在功率回路中，采样电阻失效会导致
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于tmr传感器的电机驱动器及过流保护方法，以解决现有技术中如何对电机驱动器过流保护的技术问题。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种基于tmr传感器的电机驱动器，包括霍尔信号解码器、功率驱动单元、功率晶体管和tmr传感器电流检测单元，所述霍尔信号解码器的输出端连接至功率驱动单元的输入端，功率驱动单元的输出端连接至功率晶体管的输入端，功率晶体管的输出端包括n型功率mosfet源极和漏极，其中n型功率mosfet源极连接功率电源单元，漏极经tmr传感器电流检测单元接地设置，所述tmr传感器电流检测单元的输出端连接至霍尔信号解码器的输入端。
4、优选的，tmr传感器电流检测单元包括全桥tmr传感器和信号处理单元；所述全桥tmr传感器的输入端连接至漏极与电机负载之间，tmr传感器的输出端连接至信号处理单元的输入端，信号处理单元的输出端连接至霍尔信号解码器的输入端。
5、进一步的，全桥tmr传感器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻和第四电阻的一端连接恒流源；所述第二电阻和第三电阻的一端接地，所述第一电阻和第二电阻串联后与第四电阻和第三电阻并联设置并输出vout1。
6、进一步的，信号处理单元采用迟滞比较器，用于将所采样信号与基准信号比较。
7、优选的，霍尔信号解码器的输入端还连接三相霍尔信号和光电耦合器，所述光电耦合器用于接收电机转速信号和电机换相信号。
8、一种基于tmr传感器的电机驱动器的过流保护方法，基于上述所述的一种基于tmr传感器的电机驱动器，包括如下过程：
9、tmr传感器电流检测单元将电机相电流或者母线电流转换为过流保护信号，所述过流保护信号与电机转速信号、电机换相信号以及三相霍尔信号通过霍尔信号解码器解算生成三相输出驱动信号和使能信号，通过功率驱动单元控制功率晶体管的导通与关断，完成对电机驱动器的控制与保护。
10、优选的，电机转速信号、三相霍尔信号以及电机转速信号通过霍尔信号解码器产生电机三相驱动控制信号，电机三相驱动控制信号通过功率驱动单元产生浮地驱动信号，控制三相桥上、下功率晶体管的导通与关断，实现对电机驱动器的控制。
11、优选的，tmr传感器电流检测单元将功率回路中的电流正比例转换为电压信号，经过信号调理后，产生霍尔信号解码器的使能信号，实现对电机驱动器的保护。
12、优选的，tmr传感器电流检测单元中全桥tmr传感器转化后的电压信号作为迟滞比较器的输入，迟滞比较器采样信号与基准信号比较，用于对电机驱动器的保护。
13、进一步的，迟滞比较器采样信号与基准信号比较过程如下：
14、当瞬时电机输出的电流大于迟滞比较器上阈值时，输出电平变低，上桥关断，电流减小；
15、当瞬时电机输出的电流小于迟滞比较器下阈值时，输出电平变高，上桥开启，电流增大。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
17、本专利技术提供了一种基于tmr传感器的电机驱动器，通过将霍尔信号解码器的输出端连接至功率驱动单元的输入端，功率驱动单元的输出端连接至功率晶体管的输入端，功率晶体管的输出端包括n型功率mosfet源极和漏极，其中n型功率mosfet源极连接功率电源单元，漏极经tmr传感器电流检测单元接地设置，tmr传感器电流检测单元的输出端连接至霍尔信号解码器的输入端，实现对直流电机相电流或者母线电流的隔离检测，当电机由于外部因素导致相电流或母线电流增大超过设定阈值时，通过功率驱动单元快速关闭功率晶体管，实现电机驱动器过流保护。
18、本专利技术还提供了一种基于tmr传感器的电机驱动器的过流保护方法，tmr电流检测单元将电机相电流或者母线电流转换为电压信号，与三相霍尔信号、电机转速信号以及电机换相信号通过霍尔编码，解算生成三相输出驱动信号，通过功率驱动单元控制功率晶体管的导通与关断，完成对电机的控制与保护。
19、进一步的，本专利技术可直接对电机输出的转矩进行控制与保护，基于tmr传感器的电流隔离检测相比采样电阻具备更高的检测精度、更高的检测带宽以及更快的响应速度。由于tmr传感器不需要接入母线中，不消耗母线功率，因此相比传统采样电阻具备更低功耗，适用于输出功率需求更高的电机应用场合。此外，当电流检测单元功能失效时，也不会对电机造成更大伤害，可提高直流电机可靠性。本专利技术采用厚膜集成电路制造工艺，具有集成度高、可靠性高以及环境适应性强等优点，可广泛应用于航空航天、特种车辆、机械加工以及汽车工业领域直流无刷电机中，具有极大的经济和社会效益。同时，本专利技术可应用于其他类型功率控制领域中，具有普遍适用性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于TMR传感器的电机驱动器，其特征在于，包括霍尔信号解码器(1)、功率驱动单元(2)、功率晶体管(3)和TMR传感器电流检测单元(4)，所述霍尔信号解码器(1)的输出端连接至功率驱动单元(2)的输入端，功率驱动单元(2)的输出端连接至功率晶体管(3)的输入端，功率晶体管(3)的输出端包括N型功率MOSFET源极和漏极，其中N型功率MOSFET源极连接功率电源单元(5)，漏极经TMR传感器电流检测单元(4)接地设置，所述TMR传感器电流检测单元(4)的输出端连接至霍尔信号解码器的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种基于TMR传感器的电机驱动器，其特征在于，所述TMR传感器电流检测单元(4)包括全桥TMR传感器(41)和信号处理单元(42)；所述全桥TMR传感器(41)的输入端连接至漏极与电机负载(6)之间，TMR传感器(41)的输出端连接至信号处理单元(42)的输入端，信号处理单元(42)的输出端连接至霍尔信号解码器的输入端。
3.根据权利要求2所述的一种基于TMR传感器的电机驱动器，其特征在于，所述全桥TMR传感器(41)包括第一电阻(RT1)
4.根据权利要求2所述的一种基于TMR传感器的电机驱动器，其特征在于，所述信号处理单元(42)采用迟滞比较器，用于将所采样信号与基准信号比较。
5.根据权利要求1所述的一种基于TMR传感器的电机驱动器，其特征在于，所述霍尔信号解码器(1)的输入端还连接三相霍尔信号和光电耦合器(6)，所述光电耦合器(6)用于接收电机转速信号和电机换相信号。
6.一种基于TMR传感器的电机驱动器的过流保护方法，基于权利要求1-5任一项所述的一种基于TMR传感器的电机驱动器，其特征在于，包括如下过程：
7.根据权利要求6所述的一种基于TMR传感器的电机驱动器的过流保护方法，其特征在于，所述电机转速信号、三相霍尔信号以及电机转速信号通过霍尔信号解码器(1)产生电机三相驱动控制信号，电机三相驱动控制信号通过功率驱动单元(2)产生浮地驱动信号，控制三相桥上、下功率晶体管的导通与关断，实现对电机驱动器的控制。
8.根据权利要求6所述的一种基于TMR传感器的电机驱动器的过流保护方法，其特征在于，所述TMR传感器电流检测单元(4)将功率回路中的电流正比例转换为电压信号，经过信号调理后，产生霍尔信号解码器的使能信号，实现对电机驱动器的保护。
9.根据权利要求6所述的一种基于TMR传感器的电机驱动器的过流保护方法，其特征在于，所述TMR传感器电流检测单元(4)中全桥TMR传感器(41)转化后的电压信号作为迟滞比较器的输入，迟滞比较器采样信号与基准信号比较，用于对电机驱动器的保护。
10.根据权利要求9所述的一种基于TMR传感器的电机驱动器的过流保护方法，其特征在于，迟滞比较器采样信号与基准信号比较过程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于tmr传感器的电机驱动器，其特征在于，包括霍尔信号解码器(1)、功率驱动单元(2)、功率晶体管(3)和tmr传感器电流检测单元(4)，所述霍尔信号解码器(1)的输出端连接至功率驱动单元(2)的输入端，功率驱动单元(2)的输出端连接至功率晶体管(3)的输入端，功率晶体管(3)的输出端包括n型功率mosfet源极和漏极，其中n型功率mosfet源极连接功率电源单元(5)，漏极经tmr传感器电流检测单元(4)接地设置，所述tmr传感器电流检测单元(4)的输出端连接至霍尔信号解码器的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种基于tmr传感器的电机驱动器，其特征在于，所述tmr传感器电流检测单元(4)包括全桥tmr传感器(41)和信号处理单元(42)；所述全桥tmr传感器(41)的输入端连接至漏极与电机负载(6)之间，tmr传感器(41)的输出端连接至信号处理单元(42)的输入端，信号处理单元(42)的输出端连接至霍尔信号解码器的输入端。
3.根据权利要求2所述的一种基于tmr传感器的电机驱动器，其特征在于，所述全桥tmr传感器(41)包括第一电阻(rt1)、第二电阻(rt2)、第三电阻(rt3)和第四电阻(rt4)；所述第一电阻(rt1)和第四电阻(rt4)的一端连接恒流源(io)；所述第二电阻(rt2)和第三电阻(rt3)的一端接地，所述第一电阻(rt1)和第二电阻(rt2)串联后与第四电阻(rt4)和第三电阻(rt3)并联设置并输出vout1。
4.根据权利要求2所述的一种基于tmr传感器的电机驱动器，其特征在于，所述信号处...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖子扬，徐鑫，李雄，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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