一种无刷直流电机电流采样及保护电路的设计

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基于IR2136的无刷直流电机驱动电路的设计

基于IR2136的无刷直流电机驱动电路的设计无刷直流电机是一种广泛应用于工业和家用设备中的驱动器件。

与传统的有刷直流电机相比，无刷直流电机具有更高的效率、更长的寿命和更低的噪音水平。

为了实现无刷直流电机的控制和驱动，需要设计相应的驱动电路。

IR2136是一种常用的无刷直流电机驱动器件。

它具有多种保护和控制功能，可以用于控制无刷直流电机的转速、方向和制动等。

下面是基于IR2136的无刷直流电机驱动电路设计的详细介绍。

首先，设计一个适合的电源电路来为驱动器件和无刷直流电机提供电源。

电源电路应具有稳定的输出电压和电流能力。

通常，使用电池或稳压电源作为驱动电路的电源。

其次，设计一个合适的电机驱动电路。

IR2136包括三个半桥驱动器，每个半桥驱动器都包括一个高侧和低侧开关管。

通过控制这三个半桥驱动器的开关管的导通和截止状态，可以实现对无刷直流电机的控制。

此外，IR2136还具有保护电路，如过温保护、过电压保护、低电压保护和短路保护等。

这些保护功能可以保证电机和驱动器的安全运行。

在设计过程中，需要根据无刷直流电机的参数和工作要求选择合适的电源电压、电流和功率。

还需要选择合适的IR2136驱动芯片和外围电路元件，如电感、电容等。

此外，还需要设计驱动器和电机之间的连接线路，保证信号传输的可靠性。

最后，进行电路的调试和测试。

通过对电路进行测试和调试，可以确保电机能够正常工作，并且具有所需的转速和扭矩。

在调试过程中，可以调整驱动器的参数和工作模式，如占空比、频率等，来优化电机的性能。

总结起来，基于IR2136的无刷直流电机驱动电路设计需要考虑电源电路、驱动器电路和保护电路等方面的设计。

通过合理选择电路元件和参数，并进行适当的调试和测试，可以实现无刷直流电机的稳定驱动和控制。

这样的电路设计可以用于各种需要无刷直流电机的应用中，如工业自动化、机器人和电动车等。

无刷直流电机的保护电路

无刷直流电机的保护电路摘要：为了使无刷直流电机长期稳定运行，采用加保护电路的方法使其正常工作，保护电路主要由欠压保护、过流保护、短路保护等组成，在软件里设置电压、电流的阈值，直接对电压、电流进行检测并产生相应的保护，以免对电路和电机造成损害，并且做了相应的欠压、过压、过流测试实验。

实践应用表明，该设计的几种方案切实可行，能够在异常情况下及时对电机做出保护动作。

关键词：无刷直流电机；欠压保护；过压保护；过流保护0 引言电机广泛应用于人们的生产、生活及科研等各个领域，因此各种类型的电机保护装置应运而生，如欠压保护、过压保护及过流保护等。

这些保护装置相互独立，不仅安装麻烦，总体生产成本高，而且在电机正常运行过程中，还要消耗一定的电能，造成能源浪费。

其实，上述保护装置，归根到底都是预防电机因自身过热而烧毁。

本文给出几种电机的保护方案，它不仅响应速度快，控制可靠，而且大大地降低了保护装置的生产成本。

该保护电路与传统的保护电路相比，省去了热继电器、交流接触器等保护装置的能耗，与电机为一体。

经测试验证，效果良好。

1 电流检测原理要实现过流保护，首要的任务是检测电机的电流。

通常有2种检测电流的方法：(1)小阻值无感采样电阻。

通常采用康铜丝或者贴片件，这是一种廉价的方案，但是要注意采样电阻阻值的选取，功率要足够大，同时电阻的电感要小，以排除感抗在电阻两端引起的电压降。

(2)霍尔电流传感器。

适合驱动开发，采用LEM公司的LA28-NP霍尔电流传感器的电流测量，它的优点是精度高，可靠性高。

在电流采样的位置上也有2种方法可以选择：(1)相电流采样。

将采样电阻或者霍尔电流传感器置于每一相，假设三相电流分别为ia，ib和ic，又因为无刷电机的三相电流有如下关系：ia+ib+ic=0，所以只要检测出无刷电机中两相电流就可以得到另一相的电流信息。

(2)母线电流采样。

一般是将采样电阻或者电力传感器置于母线负侧进行电流采样。

下面介绍一种基于LEM霍尔电流传感器采样母线电流的方法，该方法精度高，可靠性高。

stm32无刷电机驱动电流采样原理

stm32无刷电机驱动电流采样原理（原创实用版）目录1.无刷电机的基本原理2.STM32 在无刷电机驱动中的应用3.电流采样原理及方法4.STM32 无刷电机驱动电流采样实例5.结论正文一、无刷电机的基本原理无刷电机，又称为无刷直流电机，是一种采用电子换向器替代传统碳刷换向器的直流电机。

它具有噪音低、寿命长、效率高等优点，广泛应用于自动化控制领域。

无刷电机的基本原理是利用三角波进行换向，通过改变三角波的相位来控制电机的转速和转向。

二、STM32 在无刷电机驱动中的应用STM32 是一种高性能、低功耗的微控制器，具有丰富的外设和强大的运算能力。

在无刷电机驱动领域，STM32 可以作为控制核心，实现对电机的精确控制。

通过硬件 PWM、ADC 等外设，可以实现对电机转速、电流等参数的实时监测和调节。

三、电流采样原理及方法电流采样是无刷电机驱动中的一个重要环节，通过对电机电流的实时采样，可以准确监测电机的运行状态，实现对电机的精确控制。

电流采样方法主要有以下两种：1.基于电压表的电流采样：通过在电机电路中串联一个电阻，将电流转换为电压信号，再通过 ADC 进行采样。

这种方法简单易行，但精度较低，无法满足高精度控制的需求。

2.基于电流传感器的电流采样：通过电流传感器将电机电流转换为标准信号，再通过 ADC 进行采样。

这种方法精度高，但成本较高，适用于对精度要求较高的场合。

四、STM32 无刷电机驱动电流采样实例以下是一个基于 STM32 的无刷电机驱动电流采样实例：1.硬件设计：选择合适的电流传感器，并将其与 STM32 的 ADC 接口相连。

同时，根据电机的额定电流和传感器的量程，选择合适的采样电阻。

2.软件设计：编写 ADC 采样程序，设置 ADC 的工作模式和采样通道，实现对电流传感器输出信号的实时采样。

同时，根据采样结果，计算电机的实时电流，并根据需要对电机进行控制。

五、结论通过以上分析，可以看出，STM32 在无刷电机驱动中具有广泛的应用前景。

无刷直流电动机的电流取样

普及与提高ıPOPULAR IZAT I ON &RA ISING无刷直流电动机的电流取样钟仁人　(西安微电机研究所 710077) 直流电动机的电枢电流有重要意义,由于其正比于轴上转矩,往往作为电动机转矩的代表。

无论对指示、控制,它都有着不可忽视的作用。

电枢电流流过绕组与电路器件会发热,因此它又是电机与装置安全运行的重要参数。

电流负反馈与过电流保护几乎是所有驱动装置不可缺少的环节,可见,电枢电流取样在电机驱动中是十分重要的。

1　无刷直流电动机的工作简述无刷电机有矩形波驱动与正弦波驱动,本文讨论的是前者。

图1示出三相星形接线方式的桥式线路,这是最常见的方式。

图2示出其正常运行时的通电情况。

U 、V 、W 为转子位置传感器的输出信号。

图1　无刷直流电动机桥式线路这里采用晶体管脉宽调制方式进行调压,以实现电机调速。

图3为典型的方框图,这是一个具有电流负反馈与速度负反馈的双环系统。

图2　电机绕组与晶体管的通电情况图3　脉宽调速系统方框图图4表示出电机处于X t =0～60°区间工作的晶体管桥(设U L T >0,电机正转)。

无刷直流电动机的电流取样图4　X t =0～60°区间斩波工作的晶体管桥设此区间W A 与W C 通电(电枢电流从W A流入,由W C 流出),晶体管V 1、V 3、V 4与V 6处于斩波工作状态,波形见图5。

图5　X t =0～60°区间斩波工作的功率桥波形图这里U 1G 为三角波电压U $与控制电压U L T 相加后经比较器整形所得的方波电压,简化表示为U $+U L T ,图中U $-U L T 亦然。

电机端电压U D 及电流i D 的波形也在图中示出。

由图中可知电枢电压的脉宽正比于控制电压U L T 。

改变U L T 的符号,U D 、i D 方向随之而变,这样便实现了调速。

在X t =60°～120°区间,W B 、W C 通电。

直流无刷电机驱动电路设计

直流无刷电机驱动电路设计提纲：一、直流无刷电机驱动电路的基础原理及设计要点分析二、直流无刷电机驱动电路的设计方法及其优缺点探讨三、直流无刷电机驱动电路中的功率因素控制技术研究四、直流无刷电机驱动电路的实际应用案例分析五、直流无刷电机驱动电路的未来发展方向预测一、直流无刷电机驱动电路的基础原理及设计要点分析直流无刷电机驱动电路的主要原理基于于磁场相互作用的电动力学基本规律，即当电流经过线圈时，可激发磁场，从而推动马达的转动。

基本的驱动电路由电源、电机控制器和无刷直流电动机组成。

在电机控制器中，通常采用功率半导体器件（IGBT、MOSFET等）作为开关元件，通过PWM、SPWM 等调制方式将电机的速度、扭矩控制在合理的范围内，从而实现直流无刷电动机的转速调控。

在电路设计中，应优先考虑功率半导体元件的选择、功率因素的控制、电流保护等方面。

二、直流无刷电机驱动电路的设计方法及其优缺点探讨直流无刷电机驱动电路的设计根据不同的应用场景和工作特点采用不同的控制方法。

目前常见的方法包括四种：1. 电压调制（V/F）控制方法：调节电机控制器输出的交流电压和频率，来控制电机的转速和扭矩。

2. 电流控制方法：通过控制电机控制器中的感应电流、换向电流等来控制电机转速和扭矩。

3. 磁场定向控制方法：通过调节电机控制器中所激励的电流方向和大小来控制磁场的方向和大小，进而控制电机的转速和扭矩。

4. 磁场反转控制方法：通过调节电机控制器中的电流，将电机磁场相反转，从而达到正反转换和调速的目的。

不同的控制方法各具优缺点，应根据实际应用需求选择适当的控制策略。

三、直流无刷电机驱动电路中的功率因素控制技术研究在直流无刷电机驱动电路实际应用中，由于诸多因素影响，在实际运行中往往存在较大的滞后现象，导致功率因素较低，从而降低了电路效率、增加了电能消耗。

针对这一问题，可以采用计算机数值控制技术、电容电感等附加校正芯片、电流同步控制器等手段来进一步提高电路功率因素，从而进一步提高电路效率和稳定性。

一种直流无刷电机驱动电路的设计与优化

一种直流无刷电机驱动电路的设计与优化作者：宋慧滨徐申段德山来源：《现代电子技术》2008年第03期摘要：设计了一种用于直流无刷电机的控制驱动电路，该电路完全采用分立元件构成，具有成本低、易实现、可靠性高等特点。

在简单阐述直流无刷电机工作原理的基础上，分析了其驱动电路的设计要点。

结合设计的控制驱动电路，讨论了功率MOS管栅极浮置驱动、互补脉宽调制死区时间设置的问题，分析了驱动电路中振荡产生的原因，并给出优化方法。

在最后的实际测试中，验证了该电机驱动电路的各种功能及优化改进后的效果。

关键词：直流无刷电机；驱动电路；功率MOS管；脉宽调制中图分类号：TM36+1 文献标识码：B文章编号：1004373X(2008)0312203Design and Optimization for a Brushless DC Motor Drive CircuitSONG Huibin,XU Shen,DUAN Deshan(National ASIC System Engineering Research Center,SoutheastUniversity,Nanjing,210096,China)Abstract：In this paper,a drive circuit for brushless DC motor is proposed.It is designed with discrete elements,has the features of low price,easy way to realize and high reliability.Based on the presentation of motor′s working principle,the paper analyses the important points of the drive circuit design.Some problems are discussed with the proposed circuit,such as the floating gate drive for the power MOSFET,the dead time setup of the complementary PWM outputs,the reasons to form the oscillation and the way to optimize the drive circuitry.In the end of this paper,a test is performed to verify the functions of the circuit and observe the effect after the optimization.Keywords：brushless DC motor;drive circuitry;power MOSFET;PWM直流无刷电动机既具有运行效率高、调速性能好，同时又具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便的优点，是电机主要发展方向之一[1],现已成功应用于军事、航空、计算机、数控机床、机器人和电动自行车等多个领域。

bldc过零点采样电路

bldc过零点采样电路直流无刷电机（BLDC）是一种常见的电机类型，其在各种应用领域广泛使用。

在控制BLDC电机时，过零点采样电路扮演着重要的角色。

本文将介绍BLDC过零点采样电路的原理、设计要点以及应用案例。

一、原理介绍BLDC电机的控制需要准确获取电机转子位置信息，以实现正确的电流控制和相序切换。

过零点采样电路能够提供准确的零点检测信号，用于确定转子的位置。

过零点采样电路一般由比较器、滤波器和驱动逻辑组成。

在BLDC电机工作过程中，电机三相线圈的电流会在正负的过零点附近切换。

当电流趋于零时，比较器会通过采样电路检测到过零点的信号，然后将该信息传递给控制器，以便进行相序切换和动态调整。

二、设计要点1. 比较器选择：选择合适的比较器对电流进行采样。

比较器需要具备高速响应和低功耗的特点，以确保对过零点进行准确检测。

2. 滤波器设计：滤波器的作用是降低噪音和干扰，提高采样信号的准确性。

可以采用低通滤波器进行滤波，滤除高频信号和其他干扰。

3. 电源设计：过零点采样电路对电源干扰敏感，需要提供稳定的电源。

可以采用稳压芯片或者滤波电路来确保电源的稳定性。

4. 隔离设计：过零点采样电路需要与其他电路进行隔离，以避免影响信号采集的准确性。

可以采用光耦隔离或者磁耦隔离等方式进行隔离设计。

三、应用案例以电动汽车的BLDC驱动系统为例，介绍过零点采样电路的应用。

电动汽车的驱动系统中，BLDC电机被广泛采用。

过零点采样电路用于检测电机转子的位置，以实现精确的控制。

通过准确的位置检测，可以避免相序错乱和电流不稳定等问题，提高电机的运行效率。

在电动汽车的过零点采样电路设计中，需要考虑高压和高温环境对电路的影响。

设计人员需要选择符合要求的芯片和元器件，并进行可靠性测试和温度适应性设计。

此外，在电动汽车的过零点采样电路中，还需要考虑EMI（电磁干扰）的问题。

通过合理的电源布局、滤波和屏蔽设计，可以有效降低EMI对过零点采样电路的干扰。

一种无刷直流电机电流采样及保护电路的设计

如图 ! 所示
图 ! 半波高精度整流电路 >B8# ! \B8< D?=@B;B74 <:GE/O:P= ?=@ABEB=? @B?@3BA 在 "*U& 期间 &2!2"2. 当 "* 还很小时 H! 和 H" 均截
止运放处于开环状态开环放大倍数很大因此 "* 只需稍大就会使 "& 足够大且为正值只要 "& 大于 &#( 1 就会使
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电流采样及保护电路的设计
霍尔传感器霍尔电流传感器是一种先进的能隔离主电路回路和
3N 相中的 >,'' 3O,'' 3 大电流转化为 >1 +O1 + 的小电压
信号再根据无刷直流电机三相电流的特性 P3MPQMPN-' 计算得出 PQ->7P3MPN; 因此 Q 相电流可以通过对 3N 相求和反相得到从而可以减少霍尔电流传感器的使用数量缩小体积削减成本如图 . 所示
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（多图）一种无刷直流电机电流高精度采样及保护电路的设计

（多图）一种无刷直流电机电流高精度采样及保护电路的设计在无刷直流电机控制系统中，电流采样及保护电路作为其中的一个反馈环节，作用是对电机运行时的电流进行实时检测采集，经过处理后，把电流信号转换为控制系统可以识别的小电压信号，让控制系统可以做出相应的控制和保护动作。

由于电机电流是交流电流，因此电流采样及保护电路需要具备整流功能，普通整流电路的核心元件是具有单向导电性能的二极管，通常使用1个、2个或4个二极管组成半波、全波或者桥式整流电路。

但二极管在小信号时表现为非线性，这将使整流的波形产生失真(小信号部分)，更为严重的是，二极管存在死区电压，在输人信号小于死区电压时，二极管并未导通，因此使输出信号产生严重畸变，引起误差，小信号时这种误差将不可忽略。

为了提高精度，文中利用集成运放的放大作用和深度负反馈产生的特性来克服二极管的非线性造成的误差，为某型号无刷直流电机设计了一种可靠性高、精度高的采样保护电路。

1 高精度半波整流电路整流电路是把正、负交变的电压转换为单极性电压的电路。

本文的半波高精度整流电路是在比例放大电路中加入二极管，利用二极管的单向导电性实现正副两半周内引入不同深度的负反馈。

按这种思路构成的半波高精度整流电路如图1所示。

图1 半波高精度整流电路在ui>0期间(0～t1、t2～t3)。

当ui还很小时，D1和D2均截止，运放处于开环状态，开环放大倍数很大。

因此ui只需稍大，就会使u0'足够大，且为正值。

只要u0'大于0.7 V，就会使D1导通，而D2截止(a点为零电位)，因此D1和Rf串联引入了适度的负反馈，这时的电路相当于反相比例放大电路，因此输出为。

输出u0与输入ui成比例关系，u0与波形-ui的形状相同，但按一定的比例放大或者缩小了，若R1=Rf，则u0=-ui。

由以上分析可知，即使输入电压ui小于二极管的起始导通电压，仍有输出。

在ui<0期间(t1～t2)。

直流无刷电机高精度电流采样系统设计

文中采用 MOSFET 驱动电机，MOSFET 导通时脉冲电流较大，其中含有丰富的高次谐波分量，这就要求采样频率远高于开关频率，电流信号才能不失真的还原；MOSFET 开关频率选用 24 kHz，选用更高的采样频率较为困难，而选用低频率会产生频谱重叠。因此，采样频率选择与开关频率同步，即在一个 MOSFET 开关周期中只采样一个数据，这样开关纹波就成为隐性振荡，不会在还原信号中出现。 3.2 PWM 中点采样法
大电路。电路中 2.5 V 电压可由 2.5 V 电压基准芯片钟输入可由 FPGA 内部时钟分频得到，对采样频率
获得，由上述可知，电路输出信号即 Uadin 为：
的选择与控制非常方便，用户可以在很大范围内自
Uadin=0.185GI
（3）己决定采样频率；③A/D 转换无通道延迟，只需要对
CONVST 引脚进行控制，即可自动完成转换，可以利
消除了分立元件温漂大、抗干扰能力弱的缺陷。采用 PWM 周期中点采样法，克服了功率管开关噪声对电流采样精度
的影响。实验结果表明，整个电流采样系统线性度好、精度高、实时性好，为高品质电流环控制提供了可靠保证。
关键词：无刷直流电机；电流采样；电流闭环；高精度
中图分类号：TP202
文献标识码：A
AD623 是在传统的三运放结构基础上改进的一种新型仪表放大器，用来将差动电压转化为单端电压，具有优良的共模抑制比，线性度好，温度稳定性高，体积小，可靠实用。图 2 示出其单电源供电模式。
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第 44 卷第 5 期 2010 年 5 月
电力电子技术 Power Electronics
Vol.44， No.5 May，2010

无刷电机电流采样电路

无刷电机电流采样电路无刷电机电流采样电路是一种用于测量无刷电机电流的重要电路。

在无刷电机的驱动中，准确地获取电机的电流信息对于控制电机的速度和力矩具有重要意义。

无刷电机电流采样电路能够实时监测电机的电流，并将其转化为电压信号，方便进行采集和处理。

无刷电机是一种采用永磁体和电磁线圈之间的相互作用来实现转动的电动机。

与传统的有刷电机相比，无刷电机具有结构简单、寿命长、效率高等优点，因此被广泛应用于各个领域。

然而，为了实现对无刷电机的精确控制，需要准确地测量电机的电流。

因此，无刷电机电流采样电路的设计变得尤为重要。

无刷电机电流采样电路主要由电流传感器和信号调理电路组成。

电流传感器是将电机电流转化为电压信号的关键部分。

常用的电流传感器包括霍尔效应传感器、电阻式传感器和磁阻式传感器等。

这些传感器能够将电机电流转化为与之成比例的电压信号，方便后续的处理和采集。

信号调理电路主要用于对传感器输出的电压信号进行放大和滤波。

放大电路可以增大传感器输出的电压信号，使其能够更好地适应后续采集和处理电路的要求。

滤波电路则可以去除传感器输出信号中的噪声和干扰，提高信号的质量和准确性。

在无刷电机电流采样电路的设计中，需要考虑的因素有很多。

首先是电流传感器的选择。

不同的电流传感器有不同的特性和优缺点，需要根据具体应用场景选择合适的传感器。

其次是信号调理电路的设计。

放大电路的增益和滤波电路的参数需要根据具体需求进行调整，以确保采样电路的性能和稳定性。

还需要考虑采样电路的抗干扰能力。

由于电机工作时会产生较大的电磁干扰，采样电路需要具备良好的抗干扰能力，以保证测量的准确性。

可以采取的措施包括合理布局电路、增加屏蔽措施和使用滤波器等。

无刷电机电流采样电路是实现对无刷电机精确控制的重要组成部分。

通过准确地测量电机的电流，可以实时监测电机的工作状态，并根据需要进行相应的调节和控制。

因此，设计一个稳定可靠的无刷电机电流采样电路对于电机控制具有重要意义。