电机电流检测电路研究

Ｉ２ ７ Ｒ １２作为系统的电流传感器芯片结合 Ｄ Ｐ Ｓ 快速
的 中断处 理 能 力 进 行 电 流 检 测 的 方 法 ， 出 了 电 给
路 设计 方 案 及 处 理 程 序 ， 验 结 果 证 明 了该 方 法 实 的有效 性 。
６ 一 ６
基于 Ｄ Ｐ和夏 Ｒ １２的电机 电流检测新方法 Ｓ ２７
国际整 流 器公 司 （ Ｒ） 出 了系列 高 性 能 线 性 电 流 Ｉ 推
传感 器 芯 片 Ｉ ２ ７ ， 能够 将 取 样 电 阻 上 采 样 到 Ｒ １ｘ 它
的工程精 度 。但 是这 种方法 用于测 量非 正弦 供 电流
或 含有谐 波较 多 的电流时 ， 测量将 产生 较大 的误差 。
放大器或线性光耦进行隔离放大 ， 然后送到控制器。
采 样 电阻 的放 置位 置 ， 两种方 式 ： 是在 电机 的 有 一种
任 两相 绕组 中分别 串人 两个 采 样 电 阻 ； 另一 种 是将 采样 电阻 串联 在低 端母线 中。 电流 采 样 信 号 通 常 需 要 经 过 Ｄ Ｐ的 Ａ Ｃ转 Ｓ Ｄ 换成数字量 ， 验 表明 ，Ｄ 经 Ａ Ｃ往 往 存 在 精 度 不 够 、 温度 漂 移 、 受 引 脚 电平 冲 击 烧 坏 芯 片 等 问 题 。 易
进 行采 样 。 电流 采样 必 须 实 时 ， 确 可 靠 ， 且 要 准 并
求 被测 电路 与控 制 电路 的 可 靠 隔 离 。 通 常 电 流 检
测 的方 法有 三种 ： 电流 互 感 器 、 尔 电 流 传感 器 和 霍
采 样 电阻 。 电流 互感器 被广 泛应用 于 电流的测 量 。因为它 的原副边 采用磁 耦 合 ， 可 以实 现 被测 电路 与控 制 故 电路 的隔离 。互 感 器用 于测 量 正 弦 电流 ， 有 足够 具

直流电机电流检测电路的设计作者：王振亚来源：《电子技术与软件工程》2017年第04期摘要本设计选用飞思卡尔的32位微控制器MK60DN512（简称K60）为核心控制模块，用IR2104和NMOS搭建H桥电机驱动电路，使用LTC6102直接监视和测量电机电流。

该电路可以准确测量电路电流并将电流转换成电压，可实现电压的放大，调节和测量。

经实验分析，该电路结构简单，易于实现，适合小功率电机驱动电路的电流检测。

【关键词】MK60DN512 H桥电机驱动电路 LTC6102 电流检测随着对直流电机控制精度的提高，直流电机的电流检测成为双闭环控制和检测电机工作状态的重要因素。

目前，比较流行的电流检测方法有功率管检测、并联电流镜检测和串联电阻检测这三种。

功率管检测受温度影响较大，并联电流镜检测电路复杂，响应时间较慢，串联电阻检测的精度高，电路简单。

本设计采用超精准的LTC6102电流检测放大器可把误差降低到毫安级，同时降低了检测电阻，减少了功耗。

1 设计原理本设计采用飞思卡尔的微控制器产生20Khz的PWM的脉冲来控制电机驱动电路驱动电机，调节PWM脉冲的占空比可实现电动机的调速。

回路中串联一个采样电阻，回路中电流和采样电阻两端的电压成正比，用LTC6102把采样电阻两端的电压比较放大，再使用K60的模数转换（ADC）模块把电压信号转换成数字信号进行数据处理。

直流电机在不同转速或负载的情况下电流不同，直流电机采样电流可与转速实现双闭环控制，提高电机的控制精度，可实时监测电机扭矩和功率等信息。

2 电路设计2.1 控制单元本电路采用飞思卡尔k60系列的32位单片机MK60DN512作为核心控制器，K60外设丰富，主频可达100Mhz，使用k60的FTM模块产生20KHZ的PWM脉冲，为提高精度使用K60的16位的ADC模块采集采样电阻放大的电压。

采集的电压再经过计算得到电流。

2.2 电机驱动电路电机驱动电路使用N沟道MOSFET和专用栅极驱动芯片设计，N沟道MOSFET选用IR 公司TO-252 封装的IRLR7843，IRLR7843具有极低的导通电阻RDS=3.3mΩ，耐压值可达30V，电流可达161A，使用四个IRLR7843可构成H桥驱动电路，实现电机正反转。

电动机的电流检测与保护方法电动机是工业生产中常见的设备之一，它的运行稳定性和安全性对于生产过程至关重要。

为了确保电动机的正常运行，我们需要进行电流检测与保护。

本文将介绍一些常用的电动机电流检测与保护方法。

一、电流检测方法1. 电流表检测法电流表是最常见的电流检测工具，可以直接测量电动机的电流大小。

在电机电源线路上串接一个电流表，通过电流表的读数可以了解电动机的实际电流情况。

然而，由于电动机的电流波动范围较大，电流表的量程需要选取合适的范围，避免超过电流表的测量范围造成误差。

2. 电流传感器检测法电流传感器是一种用于非接触式电流检测的设备。

它能够通过感应电源线路周围的电磁场变化，转换为相应的电流信号进行检测。

电流传感器的使用无需直接接触电动机，更加安全可靠。

同时，电流传感器还可以通过电流信号的变化判断电动机的工作状态和故障情况。

3. 电流采集系统检测法电流采集系统是一种相对复杂的电流检测设备，通常由电流传感器、信号调理器、数据采集器和显示器等组成。

通过将电流采集系统与电动机的电流回路相连，可以实时监测电动机的电流变化，并将数据显示在屏幕上。

电流采集系统不仅可以准确测量电流值，还可以进行数据分析和故障诊断，提高电动机的运行效率和可靠性。

二、电流保护方法1. 过载保护过载是电动机常见的故障之一，它可能导致电动机损坏或烧毁。

为了防止过载情况的发生，可以设置过载保护装置。

过载保护装置可以通过检测电动机的电流大小，当电流超过额定值时，及时切断电动机的电源，避免过载损坏。

2. 短路保护短路是电动机电路中的另一种常见故障，它可能导致电流突然增大，电动机无法正常运行或损坏。

为了保护电动机免受短路故障的影响，可以采用短路保护装置。

短路保护装置可以通过检测电动机电路中的电流异常，及时切断电源，保护电动机的安全运行。

3. 地震保护电动机在运行中可能受到外界因素的影响，例如地震震动。

地震保护装置可以通过震动传感器等装置，监测电动机所在区域的地震情况。

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。