直流无刷电机电流检测电路设计
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直流无刷电机控制系统中，电流检测电 路主要用来采集电机运行时的电流，经处理后 用于控制系统作出相应的控制和保护动作。在
图 1：检流运放放大电路
图 2：电机检流保护电路功能框图
该系统中，电机运行电压和控制信号电压分属 于不同的性质和大小级别，因此，电流检测电 路中的采样和保护电路还须整流等功能。普通 二极管可以实现各类整流，但由于其非线性的 特性，会使小信号发生失真，甚至使严重的畸 变。考虑利用集成运放加入深度负反馈来设计 一种可靠的高性能检测电路。该电路通过二极 管引入深度负反馈，保证在小信号时，uo 与 ui 保持良好的比例关系，相较于普通的整流电路， 大大地提高了电流精度。如图 1 所示。
目前检测电路电流的方法主要有检流电 阻、晶体管、电流互感器、罗氏线圈、霍尔效 应器件、比率式等方法。检流电阻配合 AD 采 样方式进行电流检测，可实现成本低，电路简 单，精度高等制作要求。本文采用低阻值电阻 进行电流采样，经过 LM358 运放构成的电路 进行整流及运算后，送入功率管，通过 ADC 采样，DSP 做出相应的控制处理信号。 2 电流检测电路设计
采用 LM358 高速双运算放大器，内部包 含两个独立运算放大器，高增益、内部频率补 偿。电源电压很宽，可实现单双电源工作模式。 使用 LM358 构成高精度半波整流电路和加法 器，可节省控制板空间，使电路设计更加简洁 和精巧。
直流无刷电机电流检测始端是将 A 相、 C 相中 -100A~100A 大电流转化为 -4V~4V 的 小电压信号。考虑到霍尔传感器体积较大，成 本较高，该检流电路由检流电阻和运算放大电 路组成。根据无刷直流电机 IA+IB+IC=0, 可得， IB=-(IA+IC)。B 相电流可由反相求和得到。， 得到 A、B、C 相电流后，分别对 A、B、C 使 用 LM358 构成的高精度半波整流模块进行半 波整流，再将整流过的 A、B、C 三相电压信 号求和反相，得到进入功率管电流的瞬时值对 应的电压值。
参考文献 [1] 朱 成 海 , 王 富 东 . 电 机 控 制 系 统 中 的
相 电 流 检 测 与 数 据 处 理 [J]. 科 技 创 新 ,2017(11):10-12. [2] 唐小珠 , 刘涛 . 基于 DSP 的全数字化无刷 直流电机控制系统设计 [J]. 工业控制计 算机 ,2018,31(03)159-160. [3] 林子翔 , 樊璟 , 贾宏伟 . 电机电流检测电 路研究 [J]. 电子产品世界 ,2018(03).
停机保护，如果由于某些原因电流增加到停机 电流（对应电压）时，DSP 会启动停机程序， 立刻关断所有功率管，电机马上停止运行。如 图 2 所示。
3 结束语
直流无刷电机由于其较好的调速性能， 目前已广泛应用于家用电器、办公自动化、精 密机床、汽车电子等工业和民用领域。典型电 机控制系统中，电机相电流检测电路是非常重 要的部分。由于电机控制系统采样的相电流含 有不规则的高次谐波和随机干扰，伺服系统中 的 PWM 调制频率和 AD 采样速率都较高，因 此选择运放时要考虑运放的增益，带宽以及高 速性。LM358 作为高速双运放满足电流采样 的需要。该电流检测电路成本低，体积小，精 度高，具有一定的实际意义。
作者简介 李晓丽（1983-），女，山西省太原市人。工 学硕士。无锡南洋职业技术学院智能装备与信 息工程学院讲师。
作者单位 无锡南洋职业技术学院智能装备与信息工程学 院 江苏省无锡市 214081
214 • 电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
较高效经济的电流检测实现方法。
【关键词】直流无刷电机 电流检测 高速双运放
1 引言 直流无刷电机的驱动器主要由功率管和
集成电路组成，用于接收启动，停止，保护等 信号，从而实现电机的控制。精确的电流检测 在电机驱动系统中起着重要的作用，是实现系 统闭环控制的重要前提。电流检测用于系统发 生短路，过流时进行安全保护，是电机控制系 统中不可缺少的环节。在实际运行中如果出现 短路，过流等故障，电机控制系统能及时准确 地将这些信号反馈给控制器，进而执行单元及 时进行调整关断开关，保护硬件。
• 电力电子 Power Electronics
直流无刷电机电流 LM358 高 速 双 运
放实现电机三相电流的采样整流 要 后送入功率管，通过 DSP 进行运算，
进 而 实 现 限 流 保 护 和 停 机 保 护。
该电路减小了电压信号非线性失
真， 且 体 积 小， 成 本 低， 是 一 种
在电机运行过程中，该电路实时测量电 机电流，并发出两路信号。一路输入到 DSP 的 ADC 采样模块中，采样电机电流的数字值， 进行 DSP 的闭环 PID 调节。另一路送到比较 器中。DSP 采用了两种方式对电机进行保护， 一种是限流保护，当电流增大超过限流电流（对 应电压）时，保护电路像 CPLD 发出限流信号， 进而使控制芯片 DSP 启动相应的限流程序进 行操作，调节 PWM 的占空比，来改变实际加 载到电机两端的电压，改变电流大小。另一种
图 1：检流运放放大电路
图 2：电机检流保护电路功能框图
该系统中，电机运行电压和控制信号电压分属 于不同的性质和大小级别，因此，电流检测电 路中的采样和保护电路还须整流等功能。普通 二极管可以实现各类整流，但由于其非线性的 特性，会使小信号发生失真，甚至使严重的畸 变。考虑利用集成运放加入深度负反馈来设计 一种可靠的高性能检测电路。该电路通过二极 管引入深度负反馈，保证在小信号时，uo 与 ui 保持良好的比例关系，相较于普通的整流电路， 大大地提高了电流精度。如图 1 所示。
目前检测电路电流的方法主要有检流电 阻、晶体管、电流互感器、罗氏线圈、霍尔效 应器件、比率式等方法。检流电阻配合 AD 采 样方式进行电流检测，可实现成本低，电路简 单，精度高等制作要求。本文采用低阻值电阻 进行电流采样，经过 LM358 运放构成的电路 进行整流及运算后，送入功率管，通过 ADC 采样，DSP 做出相应的控制处理信号。 2 电流检测电路设计
采用 LM358 高速双运算放大器，内部包 含两个独立运算放大器，高增益、内部频率补 偿。电源电压很宽，可实现单双电源工作模式。 使用 LM358 构成高精度半波整流电路和加法 器，可节省控制板空间，使电路设计更加简洁 和精巧。
直流无刷电机电流检测始端是将 A 相、 C 相中 -100A~100A 大电流转化为 -4V~4V 的 小电压信号。考虑到霍尔传感器体积较大，成 本较高，该检流电路由检流电阻和运算放大电 路组成。根据无刷直流电机 IA+IB+IC=0, 可得， IB=-(IA+IC)。B 相电流可由反相求和得到。， 得到 A、B、C 相电流后，分别对 A、B、C 使 用 LM358 构成的高精度半波整流模块进行半 波整流，再将整流过的 A、B、C 三相电压信 号求和反相，得到进入功率管电流的瞬时值对 应的电压值。
参考文献 [1] 朱 成 海 , 王 富 东 . 电 机 控 制 系 统 中 的
相 电 流 检 测 与 数 据 处 理 [J]. 科 技 创 新 ,2017(11):10-12. [2] 唐小珠 , 刘涛 . 基于 DSP 的全数字化无刷 直流电机控制系统设计 [J]. 工业控制计 算机 ,2018,31(03)159-160. [3] 林子翔 , 樊璟 , 贾宏伟 . 电机电流检测电 路研究 [J]. 电子产品世界 ,2018(03).
停机保护，如果由于某些原因电流增加到停机 电流（对应电压）时，DSP 会启动停机程序， 立刻关断所有功率管，电机马上停止运行。如 图 2 所示。
3 结束语
直流无刷电机由于其较好的调速性能， 目前已广泛应用于家用电器、办公自动化、精 密机床、汽车电子等工业和民用领域。典型电 机控制系统中，电机相电流检测电路是非常重 要的部分。由于电机控制系统采样的相电流含 有不规则的高次谐波和随机干扰，伺服系统中 的 PWM 调制频率和 AD 采样速率都较高，因 此选择运放时要考虑运放的增益，带宽以及高 速性。LM358 作为高速双运放满足电流采样 的需要。该电流检测电路成本低，体积小，精 度高，具有一定的实际意义。
作者简介 李晓丽（1983-），女，山西省太原市人。工 学硕士。无锡南洋职业技术学院智能装备与信 息工程学院讲师。
作者单位 无锡南洋职业技术学院智能装备与信息工程学 院 江苏省无锡市 214081
214 • 电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
较高效经济的电流检测实现方法。
【关键词】直流无刷电机 电流检测 高速双运放
1 引言 直流无刷电机的驱动器主要由功率管和
集成电路组成，用于接收启动，停止，保护等 信号，从而实现电机的控制。精确的电流检测 在电机驱动系统中起着重要的作用，是实现系 统闭环控制的重要前提。电流检测用于系统发 生短路，过流时进行安全保护，是电机控制系 统中不可缺少的环节。在实际运行中如果出现 短路，过流等故障，电机控制系统能及时准确 地将这些信号反馈给控制器，进而执行单元及 时进行调整关断开关，保护硬件。
• 电力电子 Power Electronics
直流无刷电机电流 LM358 高 速 双 运
放实现电机三相电流的采样整流 要 后送入功率管，通过 DSP 进行运算，
进 而 实 现 限 流 保 护 和 停 机 保 护。
该电路减小了电压信号非线性失
真， 且 体 积 小， 成 本 低， 是 一 种
在电机运行过程中，该电路实时测量电 机电流，并发出两路信号。一路输入到 DSP 的 ADC 采样模块中，采样电机电流的数字值， 进行 DSP 的闭环 PID 调节。另一路送到比较 器中。DSP 采用了两种方式对电机进行保护， 一种是限流保护，当电流增大超过限流电流（对 应电压）时，保护电路像 CPLD 发出限流信号， 进而使控制芯片 DSP 启动相应的限流程序进 行操作，调节 PWM 的占空比，来改变实际加 载到电机两端的电压，改变电流大小。另一种