双AD通道交流电机相电流采样电路的制作方法

本发明涉及一种双ad通道交流电机相电流采样电路，其属于新能源电动汽车电机驱动器技术领域。

背景技术：

目前全球能源和环境面临着巨大的挑战，汽车作为石油消耗和二氧化碳排放大户，需要进行革命性的变革。为了减少二氧化碳的排放，发展新能源汽车已经在全球范围内达成共识。电机是新能源汽车的核心零部件，实现电能和机械能之间的转换。目前新能源汽车行业，主要使用交流永磁同步电机和交流异步电机。随着行业的发展，人们对新能源汽车要求越来越高。如何提高电机控制的精度，成为大家越来越关心的问题。电机电流作为电机控制的一个重要参数，提高电流采样的精度，是提高电机控制的关键之一。目前电机电流采样是通过霍尔传感器将电流转化成关系为vout＝k*ip+b的电压信号，再送给到采样电路进行比例放大和中心点调节送到处理器的ad通道进行采样。以ti的c2000系列的处理器为例，ad采样范围为0～4095。众所周知，交流电机相电流输出波形类似正弦波，电流包括正半周和负半周。单ad通道采样电流的方法最常采用的是利用0～2047采样负半周，2047～4095采样负半周。这样的电流采样的分辨率会很低，无法进一步提高电流采样的精度。

因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种双ad通道交流电机相电流采样电路，其利用ad第一通道来采样正半轴电流，利用ad第二通道来采样负半周电流，这样相电流的正负半周电流采样的ad范围均可达到0～4095，分辨率提高一倍。

本发明采用如下技术方案：一种双ad通道交流电机相电流采样电路，包括差分放大电路、第一跟随-比较选择电路、第一rc滤波电路、反比例电路、第二跟随-比较选择电路以及第二rc滤波电路，电流采样传感器是开环霍尔电流传感器，其输出电压和测量电流的关系为vout＝g*ip+vcc/2,其中ip为流过传感器的电流，g为比例系数，vcc为霍尔传感器的供电电源，经过差分放大电路后的输出v1＝(r2/r1)*g*ip，经过由运算放大器和二极管组成的第一跟随-比较选择电路选出电压值比gnd大的部分，则经过第一跟随-比较选择电路后v2与ip的关系式为v3＝(r2/r1)*g*ip(ip>＝0)；v3＝0(ip<0)，v3经过第一rc滤波电路由r5和c1滤波后送到adc第一通道内进行电机相电流正半周的采样，同时将v1送入反比例电路，则经过反比例电路后v2与ip的关系式为v2＝-(r2/r1)*g*ip，v4经过第二跟随-比较选择电路由运算放大器和二极管组成的跟随+比较选择电路选出电压值比gnd大的部分，则经过第一跟随-比较选择电路后v2与ip的关系式为v4＝0(ip>＝0)；v4＝-(r2/r1)*g*ip(ip<0)，v4经过第一rc滤波电路由r5和c1滤波后送到adc第二通道内进行电机相电流负半周的采样。

本发明具有如下有益效果：本发明利用两个adc通道分别采样电机相电流的正半周与负半周，这样每个半周的电流采样的adc最大量程都可以做到0～4095，对比单通道adc采样方案，电机的正半周+负半周电流采样的ad量程为0～4095，量程扩大了一倍。电流采样的精度至少提高一倍，对电机控制有很大的提升。

附图说明：

图1为本发明双ad通道交流电机相电流采样电路图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明双ad通道交流电机相电流采样电路包括差分放大电路1、第一跟随-比较选择电路2、第一rc滤波电路3、反比例电路4、第二跟随-比较选择电路5以及第二rc滤波电路6，目前新能源汽车行业电流采样传感器主要使用的是开环霍尔电流传感器。其输出电压和测量电流的关系为vout＝g*ip+vcc/2,其中ip为流过传感器的电流，g为比例系数，vcc为霍尔传感器的供电电源，经过差分放大电路1后的输出v1＝(r2/r1)*g*ip，经过由运算放大器和二极管组成的第一跟随-比较选择电路2选出电压值比gnd大的部分即选取出电机输出电流的正半周电流，则经过第一跟随-比较选择电路2后v2与ip的关系式为v3＝(r2/r1)*g*ip(ip>＝0)；v3＝0(ip<0)，v3经过第一rc滤波电路3由r5和c1滤波后送到adc第一通道内进行电机相电流正半周的采样。同时将v1送入反比例电路4，则经过反比例电路后v2与ip的关系式为v2＝-(r2/r1)*g*ip。v4经过第二跟随-比较选择电路5由运算放大器和二极管组成的跟随+比较选择电路选出电压值比gnd大的部分即选取出电机输出电流的负半周电流进行采样，则经过第一跟随-比较选择电路2后v2与ip的关系式为v4＝0(ip>＝0)；v4＝-(r2/r1)*g*ip(ip<0)，v4经过第一rc滤波电路3由r5和c1滤波后送到adc第二通道内进行电机相电流负半周的采样。

本发明ad通道交流电机相电流采样电路的原理如下：

1.电流传感器输出信号经差分放大电路1放大处理，满足精度及增益要求；

2、由于电流信号为正旋信号，经前级差分放大电路1处理后，正半周经由第一跟随-比较选择电路2进行跟随和过零比较，负半周信号由反比例电路4进行反相处理，将信号由负半周反转为正半周，再由第二跟随-比较选择电路5进行信号跟随及过零比较处理。

3、将上述处理后的信号，分别经由第一rc滤波电路3、第二rc滤波电路6进行rc滤波，分别送至dsp芯片的ad采样端口处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种双AD通道交流电机相电流采样电路，包括差分放大电路、第一跟随‑比较选择电路、第一RC滤波电路、反比例电路、第二跟随‑比较选择电路以及第二RC滤波电路。本发明利用两个ADC通道分别采样电机相电流的正半周与负半周，这样每个半周的电流采样的ADC最大量程都可以做到0～4095，对比单通道ADC采样方案，电机的正半周+负半周电流采样的AD量程为0～4095，量程扩大了一倍。电流采样的精度至少提高一倍，对电机控制有很大的提升。

技术研发人员：赵兵;张振宏;张蒙阳
受保护的技术使用者：深圳开沃汽车有限公司
技术研发日：2019.03.25
技术公布日：2019.08.16