新能源汽車電流傳感器的采樣電路的講解(五)
前面我們講了,電流傳感器的Ip電流為0V時,電流傳感器Vout輸出2.5V;當(dāng)Ip等于+750A時,Vout輸出為4.375V;當(dāng)Ip電流等于-750V時,Vout輸出為0.625V。從上面的數(shù)據(jù)可以看到Vout最低為0.625V到4.375V,不需要運(yùn)放放大處理,進(jìn)行濾波等處理后,可以直接送到單片機(jī)的AD口。
一般三項(xiàng)電機(jī),會采樣U、V、W三項(xiàng)其中兩項(xiàng)電流即可,這樣可以節(jié)省一個電流傳感器,可以根據(jù)Iu+Iv+Iw=0計算另外一項(xiàng)電流?,F(xiàn)在進(jìn)行電流過流保護(hù)電路設(shè)計,即電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)都要設(shè)置過流點(diǎn)。電機(jī)正轉(zhuǎn)時電流峰值到+750A就要進(jìn)行電流保護(hù),同理反轉(zhuǎn)時電流峰值到-750A時,要封波處理關(guān)閉PWM。對應(yīng)的正轉(zhuǎn)Ip=+750A時對應(yīng)的Vout=4.375V,反轉(zhuǎn)Ip=-750A時對應(yīng)的Vout=0.625V。
知道這些數(shù)據(jù)后,設(shè)計相關(guān)的硬件保護(hù)電路。為什么要設(shè)計硬件保護(hù),不使用軟件保護(hù),這樣還節(jié)約器件、減少成本等等。最主要的原因就是,軟件保護(hù)要ms級,硬件保護(hù)可以達(dá)到us級,保護(hù)關(guān)斷速度根本就不是一個量級,明顯硬件保護(hù)更快。假設(shè)某型號IGBT(大部分大功率器件),可持續(xù)1ms極限峰值電流1000A,由于在短時間內(nèi)電流功耗特別大,熱量無論采取什么散熱處理,都不可能把熱量散出去到一個安全的點(diǎn)。所以要設(shè)計在1ms內(nèi)關(guān)閉IGBT,由于軟件調(diào)整一個閉環(huán)大概要5-10ms,根本沒辦法在1ms內(nèi)關(guān)閉IGBT。所以這里只能使用硬件保護(hù),關(guān)閉IGBT.
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上圖所示,用2in1 2903比較器和RC濾波電路組成的U向過流保護(hù)電路。U端是電流傳感器的Vout,經(jīng)過R6、R7、和C3組成低通濾波電路,送到比較器2903與參考電壓VREF_HI和VREF_LO進(jìn)行比較。由于電源用的是5V,防止電流傳感器Vout輸出飽和,所以比較器輸入部分進(jìn)行分壓處理Uin=1/2U(Vout),防止對比較器輸入飽和電平。
當(dāng)4.375V<U(Vout)<0.625V輸出,代表電機(jī)正常運(yùn)行,比較器輸出高;當(dāng)4.375V<U(Vout)代表電機(jī)正轉(zhuǎn)過流,我們設(shè)計比較器輸出低,2in1 比較器OUTA輸出低,OUTB輸出高但是由于比較器是OC輸出,OUTA和OUTB同時接在一個上拉電阻上,所以此時比較器輸出仍未低電平;U(Vout)<0.625V時代表電機(jī)反轉(zhuǎn)時過流,比較器同樣輸出低,比較器信號反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)過流一樣。
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從上圖可知,電流傳感器的核心主要由兩部分組成,第一部分霍爾,第二部分運(yùn)算電路。
當(dāng)Vout>Vo,Ip母線電流正方向流動
電流傳感器的系統(tǒng)架構(gòu)
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