专利名称：一种霍尔接口电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电路控制领域，更具体地说，涉及一种用于直流无刷电动机驱动器的霍尔接口电路。
背景技术：
目前直流无刷电动机驱动器在工业传动上的应用越来越广泛。直流无刷电动机一般安装了 3个霍尔转子位置传感器，主要起两个作用，一是通过它检测出转子永磁体磁极相对定子电枢绕组所处的位置，以便确定电子换相驱动电路中功率管的导通顺序；二是确定电子换相电路驱动电路中功率晶体管的导通角，从而确定电枢磁场的磁状态。现有的直流无刷电动机驱动器的霍尔接口电路一般是供5V电源，霍尔信号输出的上拉电阻的电源也是5V，而工业环境一般比较恶劣，强电信号比较多，特别容易干扰弱电信号，譬如霍尔信号就是如此。一般情况下霍尔信号都是TTL (Transistor-Transistor Logic 晶体管-晶体管逻辑电平)信号，而TTL信号能可靠传输的距离在80cm。如果干扰很强的话，可能在 80cm之内的距离的时候也会受到干扰使波形畸变。工业上一些场合电动机和驱动器分开安装的，需要霍尔线比较长，此时驱动器必须能可靠的检测霍尔信号，不然霍尔信号的误判断会导致软件的误换相，从而电动机运转不正常。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的霍尔接口电路远距离传输霍尔信号时因干扰易导致电动机运转不正常的缺陷，提供一种长线传输霍尔信号时在受到干扰后不会产生误判断的霍尔接口电路。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种霍尔接口电路，其中包括用于给霍尔接口供电的电源模块；用于将所述霍尔接口输出的霍尔信号转换为相应的采样信号的转换模块；以及用于根据所述采样信号对电动机进行控制的处理模块；所述电源模块的供电电压大于所述处理模块的工作电压的2-5倍。在本实用新型所述的霍尔接口电路中，所述霍尔接口电路还包括用于对所述霍尔接口输出的霍尔信号进行滤波整形的输入滤波模块，所述输入滤波模块分别与所述霍尔接口和所述转换模块连接。在本实用新型所述的霍尔接口电路中，所述输入滤波模块包括第一滤波单元；所述第一滤波单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C2、电容C3 以及电容C4，所述电阻R4的一端、所述电阻R5的一端以及所述电阻R6的一端同时连接到所述电源模块的供电电压，所述电阻R4的另一端通过所述电阻Rl连接到所述霍尔接口，所述电阻R5的另一端通过所述电阻R2连接到所述霍尔接口，所述电阻R6通过所述电阻R3 连接到所述霍尔接口 ；所述电容C2的一端、所述电容C3的一端以及所述电容C4的一端同时接地，所述电容C2的另一端通过所述电阻Rl连接到所述霍尔接口，所述电容C3的另一端通过所述电阻R2连接到所述霍尔接口，所述电容C4的另一端通过所述电阻R3连接到所述霍尔接口。在本实用新型所述的霍尔接口电路中，所述输入滤波模块还包括第二滤波单元； 所述第二滤波单元包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C5、电容C6以及电容C7，所述电容 C5的一端、所述电容C6的一端以及所述电容C7的一端接地，所述电容C5的另一端通过所述电阻R7连接到所述霍尔接口，所述电容C6的另一端通过所述电阻R8连接到所述霍尔接口，所述电容C7的另一端通过所述电阻R9连接到所述霍尔接口。在本实用新型所述的霍尔接口电路中，所述霍尔接口电路还包括用于对所述采样信号进行滤波整形的输出滤波模块，所述输出滤波模块分别与所述转换模块与所述处理模块连接。在本实用新型所述的霍尔接口电路中，所述输出滤波模块包括电阻R13、电阻 R14、电阻R15、电容C8、电容C9以及电容C10，所述电阻R13的一端、所述电阻R14的一端以及所述电阻R15的一端同时连接到所述处理模块的工作电压；所述电阻R13的另一端、所述电阻R14的另一端以及所述电阻R15的另一端同时连接到所述转换模块；所述电容C8的一端、所述电容C9的一端以及所述电容ClO的一端同时接地，所述电容C8的另一端、所述电容C9的另一端以及所述电容ClO的另一端同时连接到所述转换模块。在本实用新型所述的霍尔接口电路中，所述转换模块包括型号CD4070的逻辑芯片。在本实用新型所述的霍尔接口电路中，所述逻辑芯片的1脚、6脚以及8脚分别连接到所述霍尔接口，所述逻辑芯片的2脚、5脚以及9脚同时接到地，所述逻辑芯片的3脚、 4脚以及10脚同时连接到所述处理模块。在本实用新型所述的霍尔接口电路中，所述霍尔接口电路还包括二极管D1、二极管D2以及二极管D3，所述二极管Dl的阳极与所述处理模块连接，所述二极管Dl的阴极与所述逻辑芯片的3脚连接，所述二极管D2的阳极与所述处理模块连接，所述二极管D2的阴极与所述逻辑芯片的4脚连接，所述二极管D3的阳极与所述处理模块连接，所述二极管D3 的阴极与所述逻辑芯片的10脚连接。在本实用新型所述的霍尔接口电路中，所述处理模块的工作电压为5V或3. 3V，所述电源模块的供电电压为15V。实施本实用新型的霍尔接口短路，具有以下有益效果长线传输霍尔信号时在受到干扰后不会产生误判断，避免了现有技术的霍尔接口电路远距离传输霍尔信号时因干扰易导致电动机运转不正常的缺陷。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图1是本实用新型的霍尔接口电路的第一优选实施例的结构示意图；图2是本实用新型的霍尔接口电路的第二优选实施例的结构示意图；图3是本实用新型的霍尔接口电路的第三优选实施例的结构示意图；图4是本实用新型的霍尔接口电路的优选实施例的具体电路结构图；图5是现有技术的霍尔接口输出的霍尔信号滤波整形前的波形图；图6是现有技术的霍尔接口输出的霍尔信号滤波整形后的波形图；[0022]图7是本实用新型的霍尔接口电路的优选实施例的霍尔接口输出的霍尔信号滤波整形前的波形图；图8是本实用新型的霍尔接口电路的优选实施例的霍尔接口输出的霍尔信号滤波整形后的波形图。
具体实施方式
下面结合图示，对本实用新型的优选实施例作详细介绍。在图1所示的本实用新型的霍尔接口电路的第一优选实施例的结构示意图中，所述霍尔接口电路包括电源模块1、转换模块3以及处理模块4，电源模块1用于给霍尔接口 2供电，转换模块3用于将所述霍尔接口 2输出的霍尔信号转换为相应的采样信号，处理模块4用于根据所述采样信号对电动机进行控制，其中所述电源模块1的供电电压大于处理模块4的工作电压的2-5倍。一般在无刷电动机驱动器中供给霍尔接口 2的电源电压是+5V，一般高电平是大于电源电压的70 %，低于电源电压的30 %就是低电平。如果电源不纯净或者由于霍尔信号传输线过长，此时霍尔信号就会产生一定幅值的纹波。如果纹波高于电源电压的70 %，就会产生误换相。也就是说本来霍尔信号是高电平的，由于纹波使霍尔信号低于电源电压的 30%。而本实用新型所述的霍尔接口电路电源模块1供给霍尔接口 2的供电电压大于处理模块4的工作电压的2-5倍，霍尔接口 2输出的霍尔信号经转换模块3转换为相应的采样信号，然后将该采样信号送给处理模块4进行电动机的控制。如果此时霍尔信号产生一定幅值的纹波，由于纹波的波动范围不会使霍尔信号由高电平变成低电平或者从低电平变成高电平(纹波的波动范围远小于霍尔接口 2的供电电压)，从而保证了处理模块4不会产生误换相导致电动机运转不正常。在图2所示的本实用新型的霍尔接口电路的第二优选实施例的结构示意图中，所述霍尔接口电路还包括输入滤波模块5，输入滤波模块5用于对所述霍尔接口 2输出的霍尔信号进行滤波整形，输入滤波模块5分别与霍尔接口 2和转换模块3连接。经输入滤波模块5滤波整形后的霍尔信号转换模块3更易识别，使得转换模块3转换的采样信号更加准确。在图4所示的本实用新型的霍尔接口电路的优选实施例的具体电路结构图中，所述输入滤波模块5包括第一滤波单元51 ；所述第一滤波单元51包括电阻R1、电阻R2、电阻 R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C2、电容C3以及电容C4，所述电阻R4的一端、所述电阻 R5的一端以及所述电阻R6的一端同时连接到所述电源模块1的供电电压，所述电阻R4的另一端通过所述电阻Rl连接到所述霍尔接口 2，所述电阻R5的另一端通过所述电阻R2连接到所述霍尔接口 2，所述电阻R6通过所述电阻R3连接到所述霍尔接口 2;其中电阻R4、 电阻R5、电阻R6作为霍尔接口 2的上拉电阻；所述电容C2的一端、所述电容C3的一端以及所述电容C4的一端同时接地，所述电容C2的另一端通过所述电阻Rl连接到所述霍尔接口 2，所述电容C3的另一端通过所述电阻R2连接到所述霍尔接口 2，所述电容C4的另一端通过所述电阻R3连接到所述霍尔接口 2。所述输入滤波模块5还包括第二滤波单元52 ；所述第二滤波单元52包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C5、电容C6以及电容C7，所述电容 C5的一端、所述电容C6的一端以及所述电容C7的一端接地，所述电容C5的另一端通过所述电阻R7连接到所述霍尔接口 2，所述电容C6的另一端通过所述电阻R8连接到所述霍尔接口 2，所述电容C7的另一端通过所述电阻R9连接到所述霍尔接口 2。本实用新型的输入滤波模块5采用双滤波整形单元，第一滤波单元51以电源模块1的供电电压作为霍尔接口 2输出的霍尔信号的上拉电压，保证了霍尔接口 2输出的霍尔信号电平的稳定性，同时双重的整形滤波保证了霍尔接口 2输出的霍尔信号电平的正确性，使得转换模块3不易发生误判断。在图3所示的本实用新型的霍尔接口电路的第三优选实施例的结构示意图中，所述霍尔接口电路还包括输出滤波模块6，输出滤波模块6用于对所述采样信号进行滤波整形，所述输出滤波模块6分别与所述转换模块3与所述处理模块4连接。经输出滤波模块 6滤波整形后的采样信号处理模块4更易识别，使得处理模块4对电动机的控制更加准确。在图4所示的本实用新型的霍尔接口电路的优选实施例的具体电路结构图中，所述输出滤波模块6包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C8、电容C9以及电容C10，所述电阻R13的一端、所述电阻R14的一端以及所述电阻R15的一端同时连接到处理模块4的工作电压；其中电阻Rl3、电阻R14、电阻Rl5作为上拉电阻，所述电阻Rl3的另一端、所述电阻R14的另一端以及所述电阻R15的另一端同时连接到所述转换模块3 ；所述电容C8的一端、所述电容C9的一端以及所述电容ClO的一端同时接地，所述电容C8的另一端、所述电容C9的另一端以及所述电容ClO的另一端同时连接到所述转换模块3。本实用新型的输出滤波模块6根据处理模块4的参数设定以转换模块3输出的采样信号的电压，保证了采样信号电平的稳定性，同时整流滤波保证了采样信号电平的正确性，使得处理模块4不易发生误判断。在图4所示的本实用新型的霍尔接口电路的优选实施例的具体电路结构图中，所述转换模块3包括型号⑶4070的逻辑芯片。所述逻辑芯片的1脚、6脚以及8脚分别连接到所述霍尔接口 2，所述逻辑芯片的2脚、5脚以及9脚同时接到地，所述逻辑芯片的3脚、4 脚以及10脚同时连接到所述处理模块4。本实用新型的转换模块3对霍尔接口 2输出的霍尔信号进行逻辑运算处理，转换为处理模块4可以接收的采样信号。如图4所示，逻辑芯片的14脚连接到电源保证逻辑芯片的1脚接收到高电平信号时，逻辑芯片的3脚可以发出高电平信号(此时逻辑芯片的2脚位于低电平状态，逻辑芯片的3脚对1脚和2脚的信号进行了异或运算后输出)；逻辑芯片的1脚接收到低电平信号时，逻辑芯片的3脚可以发出低电平信号(此时逻辑芯片的2脚位于低电平状态，逻辑芯片的3脚对1脚和2脚的信号进行了异或运算后输出)，逻辑芯片的4脚和10脚的运算原理同上，采用该芯片实现信号的传送功耗低、不容易产生误判断。作为本实用新型的霍尔接口电路的优选实施例，所述霍尔接口电路还包括二极管 D1、二极管D2以及二极管D3，所述二极管Dl的阳极与所述处理模块4连接，所述二极管Dl 的阴极与所述逻辑芯片的3脚连接，所述二极管D2的阳极与所述处理模块4连接，所述二极管D2的阴极与所述逻辑芯片的4脚连接，所述二极管D3的阳极与所述处理模块4连接， 所述二极管D3的阴极与所述逻辑芯片的10脚连接。由于逻辑芯片的驱动电源为15V，因此逻辑芯片的3脚、4脚以及10脚的输出的高电平信号也为15V，这种高电压直接输出到处理模块4会对其造成损伤，因此通过二极管D1、二极管D2以及二极管D3将逻辑芯片的3脚、 4脚以及10脚的输出的高电平信号截止，然后通过输出滤波电路6将5V高电平信号输出到处理模块4进行信号处理；当逻辑芯片的3脚、4脚以及10脚的输出的低电平信号时，二极管D1、二极管D2以及二极管D3均导通，将输出滤波电路6输出的信号拉到低电平，处理模块4接收到低电平信号，这样既使得逻辑芯片不会产生误判断，处理模块4又可以对正常电压的信号进行信号处理。下面通过图4-图8具体说明本实用新型的霍尔接口电路的工作原理。如图4所示，直流无刷电动机的霍尔接口 2—般是5根线。分别是电源线、公共地线、A相霍尔线、B相霍尔线以及C相霍尔线。本实施例中的霍尔接口 2的电源模块1的电压是+15V，霍尔线上设有上拉电阻，然后霍尔信号经过输入滤波模块5，然后再经过转换模块3输出给处理模块4的霍尔信号采样接口。转换模块3为型号CD4070的逻辑芯片，处理模块4只能接收+5V或者+3. 3V的采样信号，因此转换模块3的输出信号经二极管和输出滤波模块6输出处理后输入到处理模块4，这样就实现了霍尔信号的高电压传输和处理模块4的低电压的信号采样。图5为现有技术的霍尔接口 2输出的霍尔信号滤波整形前的波形图；如果电动机所处的运转环境比较恶劣(主要是指电源上纹波很大或者霍尔线被拉的很长)，此时会在霍尔线上产生幅值比较高的纹波电压(如图5所示)。纹波电压幅值比较大的霍尔波形经过整形滤波电路后变成了图6所示的波形，此时的霍尔波形已经和整形滤波前的波形完全不一样了，这样处理模块4处理采样信号的上升下降沿时就会出现误判断，采样信号的误判断会导致软件的误换相，从而导致电动机运转不正常。而当采用本实用新型的霍尔接口电路时，本实施例中采用15V给霍尔接口 2供电，这时即使有比较高的纹波电压，都不会导致滤波整形后的波形畸变(如图7和图8所示)。以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种霍尔接口电路，其特征在于，包括用于给霍尔接口(2)供电的电源模块(1)；用于将所述霍尔接口(2)输出的霍尔信号转换为相应的采样信号的转换模块(3)；以及用于根据所述采样信号对电动机进行控制的处理模块(4)；所述电源模块的供电电压大于所述处理模块(4)的工作电压的2-5倍。
2.根据权利要求1所述的霍尔接口电路，其特征在于，所述霍尔接口电路还包括用于对所述霍尔接口( 输出的霍尔信号进行滤波整形的输入滤波模块(5)，所述输入滤波模块( 分别与所述霍尔接口( 和所述转换模块C3)连接。
3.根据权利要求2所述的霍尔接口电路，其特征在于，所述输入滤波模块( 包括第一滤波单元(51)；所述第一滤波单元(51)包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C2、电容C3以及电容C4，所述电阻R4的一端、所述电阻R5的一端以及所述电阻 R6的一端同时连接到所述电源模块(1)的供电电压，所述电阻R4的另一端通过所述电阻 Rl连接到所述霍尔接口 O)，所述电阻R5的另一端通过所述电阻R2连接到所述霍尔接口 0)，所述电阻R6通过所述电阻R3连接到所述霍尔接口( ；所述电容C2的一端、所述电容C3的一端以及所述电容C4的一端同时接地，所述电容C2的另一端通过所述电阻Rl连接到所述霍尔接口 0)，所述电容C3的另一端通过所述电阻R2连接到所述霍尔接口 0)， 所述电容C4的另一端通过所述电阻R3连接到所述霍尔接口(2)。
4.根据权利要求2所述的霍尔接口电路，其特征在于，所述输入滤波模块( 还包括第二滤波单元(52)；所述第二滤波单元(52)包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C5、电容C6 以及电容C7，所述电容C5的一端、所述电容C6的一端以及所述电容C7的一端接地，所述电容C5的另一端通过所述电阻R7连接到所述霍尔接口 O)，所述电容C6的另一端通过所述电阻R8连接到所述霍尔接口 O)，所述电容C7的另一端通过所述电阻R9连接到所述霍尔接口⑵。
5.根据权利要求1所述的霍尔接口电路，其特征在于，所述霍尔接口电路还包括用于对所述采样信号进行滤波整形的输出滤波模块(6)，所述输出滤波模块(6)分别与所述转换模块( 与所述处理模块(4)连接。
6.根据权利要求5所述的霍尔接口电路，其特征在于，所述输出滤波模块(6)包括电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C8、电容C9以及电容C10，所述电阻R13的一端、所述电阻 R14的一端以及所述电阻R15的一端同时连接到所述处理模块的工作电压；所述电阻 R13的另一端、所述电阻R14的另一端以及所述电阻R15的另一端同时连接到所述转换模块(3)；所述电容C8的一端、所述电容C9的一端以及所述电容ClO的一端同时接地，所述电容C8的另一端、所述电容C9的另一端以及所述电容ClO的另一端同时连接到所述转换模块⑶。
7.根据权利要求1所述的霍尔接口电路，其特征在于，所述转换模块C3)包括型号 ⑶4070的逻辑芯片。
8.根据权利要求7所述的霍尔接口电路，其特征在于，所述逻辑芯片的1脚、6脚以及 8脚分别连接到所述霍尔接口 O)，所述逻辑芯片的2脚、5脚以及9脚同时接到地，所述逻辑芯片的3脚、4脚以及10脚同时连接到所述处理模块(4)。
9.根据权利要求8所述的霍尔接口电路，其特征在于，所述霍尔接口电路还包括二极管D1、二极管D2以及二极管D3，所述二极管Dl的阳极与所述处理模块(4)连接，所述二极管Dl的阴极与所述逻辑芯片的3脚连接，所述二极管D2的阳极与所述处理模块(4)连接， 所述二极管D2的阴极与所述逻辑芯片的4脚连接，所述二极管D3的阳极与所述处理模块 (4)连接，所述二极管D3的阴极与所述逻辑芯片的10脚连接。
10.根据权利要求1-9中任一的霍尔接口电路，其特征在于，所述处理模块的工作电压为5V或3.3V，所述电源模块(1)的供电电压为15V。
专利摘要本实用新型涉及一种霍尔接口电路，其中包括用于给霍尔接口供电的电源模块；用于将所述霍尔接口输出的霍尔信号转换为相应的采样信号的转换模块；以及用于根据所述采样信号对电动机进行控制的处理模块；所述电源模块的供电电压大于所述处理模块的工作电压的2-5倍。本实用新型的霍尔接口电路长线传输霍尔信号时在受到干扰后不会产生误判断，避免了现有技术的霍尔接口电路远距离传输霍尔信号时因干扰易导致电动机运转不正常的缺陷。
文档编号H02P6/16GK202143025SQ201120203809
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者侯毅, 孙文锋, 徐玮 申请人:深圳市亿芯智控科技有限公司