[實用新型]一種串聯(lián)電阻法相電流檢測電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320837817.5
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN203827233U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張明星;王良坤;朱鐵柱;夏存寶;陳路鵬;黃武康
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉興中潤微電子有限公司
• 主分類號: H02P8/34
• 分類號: H02P8/34;H02P8/12
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 丁惠敏

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及應(yīng)用于電機驅(qū)動芯片中的串聯(lián)電阻法相電流檢測電路。

背景技術(shù)

現(xiàn)有步進電機驅(qū)動芯片中普遍采用斬波橫流技術(shù)和細分步進驅(qū)動技術(shù)。斬波橫流技術(shù)可以使電機的輸出轉(zhuǎn)矩增大，整個系統(tǒng)功耗減小，電源效率提高；細分步進技術(shù)可以極大的改善電機運行的平穩(wěn)性，提高勻速性，減輕甚至消除震蕩。

要實現(xiàn)上述技術(shù)，需要檢測電機繞組相電流大小，在非移動設(shè)備應(yīng)用中常采用串聯(lián)電阻法檢測，即將電機繞組和一個電阻串聯(lián)，將相電流值轉(zhuǎn)換成采樣電阻的電壓值，并將該電壓值與參考電壓相比較，使輸出繞組相電流穩(wěn)定在設(shè)定值上，實現(xiàn)相電流的閉環(huán)控制；而按照正余弦波的形式改變參考電壓的值，就得到了按正余弦波變化的階梯波形式的兩相相電流，從而實現(xiàn)電機的細分步進驅(qū)動。串聯(lián)電阻法穩(wěn)定、精確度高且可以降低芯片整體成本。

傳統(tǒng)的串聯(lián)電阻法相電流檢測電路如圖1所示，數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊輸入?yún)⒖茧妷篤_REF和控制數(shù)字信號CTL，參考電壓V_REF在CTL信號控制下，降壓得到數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊的輸出值V_DAC，V_DAC作為輸入信號接到比較器的一個輸入端；比較器的另一個輸入端接到SEN引腳上，同時SEN引腳串聯(lián)檢測電阻R_SEN接地，電機繞組L0上的電流通過H橋電路中的功率管、R_SEN流向地，因此SEN引腳上的電壓值V_SEN與電機繞組L0電流成正比，比例系數(shù)為R_SEN的電阻值。

如圖2所示，在t0時刻之前，V_SEN與繞組L0相電流I_L0按比例上升，在t0時刻，V_SEN達到V_DAC，此時比較器輸出信號V_OUT變?yōu)楦唠娖剑筆WM控制電路產(chǎn)生一個固定時間的脈沖信號，該信號經(jīng)邏輯及預(yù)驅(qū)動電路控制H橋電路，使繞組L0相電流進入固定時間的衰減模式（包括快衰減和慢衰減），電流值降低；同樣地，在t1、t2時刻，繞組L0相電流經(jīng)歷固定時間的衰減，相電流I_L0波形如圖2所示，圍繞固定值I0上下波動，因為波動幅度很小，可以認為相電流穩(wěn)定在I0。

如圖3所示，當改變CTL信號使V_DAC值按照正余弦曲線變化時，相電流同樣的按照正余弦曲線變化，這樣即實現(xiàn)了細分驅(qū)動控制。

因為比較器存在隨機失調(diào)誤差，當V_DAC值很小的時，該失調(diào)誤差將顯著降低相電流控制精度；同時要得到按正余弦變化的V_DAC值，相鄰兩個V_DAC之間的臺階差值或很大或很小，數(shù)-模轉(zhuǎn)換器內(nèi)部電阻難以選擇，且往往面積很大。

本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于實現(xiàn)斬波橫流控制和細分步進驅(qū)動控制的同時，降低比較器隨機失調(diào)誤差對相電流檢測的精度影響，提高步進電機的相電流檢測精度，從而提高步進電機的細分驅(qū)動控制精度。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是提高電機，特別是步進電機的相電流檢測精度，降低比較器隨機失調(diào)誤差對相電流檢測的影響，同時優(yōu)化相電流檢測電路的結(jié)構(gòu)。

本實用新型提供一種新型的串聯(lián)電阻法相電流檢測電路，通過非線性可變增益放大器對采樣電壓信號放大，并與固定參考電壓相比較實現(xiàn)斬波橫流控制；通過數(shù)字編碼控制非線性可變增益放大器的增益，實現(xiàn)細分步進驅(qū)動。該結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)簡單，精確度高，同時可以降低后級比較器隨機失調(diào)誤差對電路精度的影響。

本實用新型提供的串聯(lián)電阻法相電流檢測電路，非線性可變增益放大器，采用由MOS管開關(guān)的電阻陣列，以改變電路放大倍數(shù)，實現(xiàn)可變增益。

本實用新型提供一種串聯(lián)電阻法相電流檢測電路，包括輸入端V_BI、V_SEN、V_REF和輸出端V_OUT，所述串聯(lián)電阻法相電流檢測電路包括多個P型MOS管MP0、MP2、MP2、MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8、MP9,電阻R₀、R₁、R₂,晶體管Q1、Q2和比較器，其中

P型MOS管MP0、MP2、MP2、MP3、MP4、MP5組成共源共柵電流鏡；

P型MOS管MP0、MP2、MP4的柵極連接在一起，P型MOS管MP0、MP2、MP4的源極與電源VDD連接，P型MOS管MP0的柵極與P型MOS管MP1的漏極連接；