專利名稱：電流采樣電路及電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)領(lǐng)域，尤其是涉及一種電機(jī)的電流采樣電路以及具有這種電流采樣電路的電機(jī)。
背景技術(shù)：
無(wú)刷直流電機(jī)因其具備連續(xù)調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種電器設(shè)備中。無(wú)刷直流電機(jī)具有定子以及可相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，并且設(shè)有一個(gè)用于控制電機(jī)工作的控制器，控制器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示?？刂破骶哂锌刂颇K11，控制模塊11通常是單片機(jī)、DSP、電機(jī)控制專用芯片等能夠?qū)ν廨敵隹刂菩盘?hào)的器件，其接收外部輸入的控制信號(hào)。控制模塊11根據(jù)接收的控制信號(hào)生成脈沖調(diào)制信號(hào)，即PWM信號(hào)，并將生成的PWM信號(hào)輸出至功率驅(qū)動(dòng)電路12。功率驅(qū)動(dòng)電路12具有多個(gè)可控的場(chǎng)效應(yīng)管,每一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管可以在PWM信號(hào)的控制下通斷，并向電機(jī)M輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，并由轉(zhuǎn)子帶動(dòng)轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)，向外輸出動(dòng)力?？刂破鬟€具有一個(gè)電流采樣電路13，用于檢測(cè)流經(jīng)定子的電流信號(hào)，并將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出至放大器Ul，放大器Ul將電流信號(hào)放大后輸出至控制模塊11，控制模塊11根據(jù)電流信號(hào)的幅值、相位等判斷轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、角度等。參見圖2，電流采樣電路13具有采樣電阻R11，采樣電阻Rll的一端連接至電流采樣端子IN，用于接收采樣電流，采樣電阻Rll的另一端接地。采樣電流流經(jīng)采樣電阻Rll后形成采樣電壓，采樣電壓輸出至放大器Ul，放大器Ul對(duì)采樣電壓放大后輸出至控制模塊11。但是，現(xiàn)有的放大器Ul通常為集成運(yùn)算放大器，其線性度通常不理想，也就是在整個(gè)放大區(qū)間內(nèi)無(wú)法保證放大倍數(shù)的一致性，通常是在其供電電壓附近的區(qū)域出現(xiàn)放大倍數(shù)突然增大的現(xiàn)象，導(dǎo)致放大曲線畸變。圖3所示的是普通集成運(yùn)算放大器的放大曲線，其橫軸表示輸入電壓幅值，縱軸是輸出電壓幅值，該放大器的供電電壓為40毫伏。從圖3可見,放大器Ul對(duì)輸入的電壓信號(hào)放大倍數(shù)通常在20倍左右，但在輸入電壓在39毫伏至40毫伏之間，放大倍數(shù)突然增加至29倍，然后迅速恢復(fù)至20倍。這樣，電流采樣電路13輸出的采樣電壓在39毫伏至40之間時(shí)，放大器Ul輸出的電壓值突然增大，也就是電流采樣電路13輸出的電壓包含有在非線性區(qū)的部分，導(dǎo)致控制模塊11無(wú)法精確計(jì)算出流經(jīng)定子的電流值，不能精確地反映電機(jī)的運(yùn)行情況，也就無(wú)法精確地控制電機(jī)的運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的是提供一種避免輸出的電壓信號(hào)工作在非線性區(qū)的電流采樣電路。[0011]本實(shí)用新型的另一目的是提供一種確?？刂破骶_地控制其運(yùn)行的電機(jī)。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的主要目的，本實(shí)用新型提供的電流采樣電路包括采樣電阻，采樣電阻的第一端接收采樣電流，并且，電流采樣電路還包括與采樣電阻并聯(lián)連接的補(bǔ)償電路，補(bǔ)償電路具有直流電源，直流電源連接至分壓電阻的第一端，分壓電阻的第二端連接至并聯(lián)連接的第一分壓支路及第二分壓支路，分壓電阻的第二端輸出采樣電壓。由上述方案可見，電流采樣電路設(shè)置補(bǔ)償電路，補(bǔ)償電路的直流電源通過分壓電阻提供一個(gè)電壓信號(hào)，采樣電流經(jīng)過采樣電阻形成的電壓與分壓電阻分壓后的電壓疊加后輸出到放大器，從而提高電流采樣電路輸出的電壓值，避免電流采樣電路輸出的電壓值位于放大器的非線性工作區(qū)內(nèi)，進(jìn)而確保放大器對(duì)輸入的電壓信號(hào)均為線性放大，控制模塊可以精確地對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。一個(gè)優(yōu)選的方案是，補(bǔ)償電路還具有與采樣電阻并聯(lián)連接的濾波電容。由此可見，補(bǔ)償電路設(shè)置濾波電容，對(duì)采樣電阻輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行濾波，使電流采樣電路輸出的采樣電壓信號(hào)更為平穩(wěn)。進(jìn)一步的方案是，第一分壓支路具有與采樣電阻串聯(lián)連接的第一電阻，第二分壓支路具有第二電阻，且第一電阻的阻值與第二電阻的阻值相等?？梢姡捎诘谝浑娮枧c第二電阻的電阻值相等，這樣第一分壓支路與第二分壓支路的電壓值也大致相等，避免出現(xiàn)兩條分壓支路電壓值差異過大的情況發(fā)生。更進(jìn)一步的方案是，第一電阻的阻值大于采樣電阻的阻值，且分壓電阻的阻值大于第一電阻的阻值。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的另一目的，本實(shí)用新型提供的電機(jī)包括定子以及轉(zhuǎn)子，并設(shè)有控制器，控制器具有控制模塊以及接收控制模塊輸出信號(hào)的功率驅(qū)動(dòng)電路，控制器還具有采樣流經(jīng)定子電流的電流采樣電路，電流采樣電路的輸出端與放大器連接并向放大器輸出采樣信號(hào)，電流采樣電路具有采樣電阻，采樣電阻的第一端接收采樣電流，并且，電流采樣電路還包括與采樣電阻并聯(lián)連接的補(bǔ)償電路，補(bǔ)償電路具有直流電源，直流電源連接至分壓電阻的第一端，分壓電阻的第二端連接至并聯(lián)連接的第一分壓支路及第二分壓支路，分壓電阻的第二端輸出采樣電壓。由上述方案可見，電流采樣電路設(shè)置的補(bǔ)償電路能夠提供一個(gè)用于增大輸出電壓值的電壓信號(hào)，該電壓與采樣電流流經(jīng)采樣電阻后形成的電壓值疊加，并且形成采樣電壓輸出，這樣采樣電壓值較高，可以避免電流采樣電路輸出的電壓值在放大器的非線性工作區(qū)，放大器對(duì)輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行線性放大，精確反映電機(jī)的運(yùn)行情況，有利于控制模塊對(duì)電機(jī)的精確控制。

圖1是現(xiàn)有電機(jī)控制器的電原理框圖。圖2是現(xiàn)有電機(jī)控制器中電流采樣電路及放大器的電原理圖。圖3是放大器的工作特性曲線示意圖。圖4是本實(shí)用新型電流采樣電路實(shí)施例的電原理圖。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例的電機(jī)具有一個(gè)殼體，在殼體內(nèi)安裝有定子以及轉(zhuǎn)子，在電機(jī)上還設(shè)有用于控制電機(jī)工作的控制器，控制器具有控制模塊、功率驅(qū)動(dòng)電路以及電流采樣電路。其中控制模塊為單片機(jī)、DSP或電機(jī)控制專用芯片等器件，功率驅(qū)動(dòng)電路具有多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，每一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管在控制模塊輸出的信號(hào)控制下導(dǎo)通或截止，電流采樣電路用于采樣流經(jīng)定子的電流信號(hào)，并將采樣的信號(hào)反饋至控制模塊。參見圖4，本實(shí)施例的電流采樣電路具有采樣電阻Rl，采樣電阻Rl的一端連接至電流輸入端子IN，接收采樣電流，采樣電阻Rl的另一端接地。采樣電流經(jīng)電流輸出端子IN流經(jīng)后，在采樣電阻Rl上形成電壓Vl。電流采樣電路還具有補(bǔ)償電路，補(bǔ)償電路與采樣電阻Rl并聯(lián)連接，其由電阻R2、R3、R4以及電容Cl組成，電阻R3為分壓電阻，其一端連接至直流電源VCC，如5伏的低壓直流電源，電阻R3的第二端連接至電流采樣電路的輸出端子0UT，向放大器輸出采樣電壓。本實(shí)施例中，設(shè)定分壓電阻R3的第二端電壓值為V2，也就是電流采樣電路的輸出電壓值。電阻R2與采樣電阻Rl串聯(lián)連接，其構(gòu)成一條分壓支路，電阻R4與第一分壓支路并聯(lián)連接，其構(gòu)成第二分壓支路，因此第一分壓支路與第二分壓支路并聯(lián)連接，且分壓電阻R4的第二端連接至第一分壓支路及第二分壓支路。電容Cl為濾波電容，其與采樣電阻Rl并聯(lián)連接，用于對(duì)電壓信號(hào)Vl進(jìn)行濾波，確保電流采樣電路輸出的電壓信號(hào)平穩(wěn)。本實(shí)施例中，采樣電阻Rl的電壓值為0.16歐，電阻R2與電阻R4的電阻值相等，均為I千歐，分壓電阻R3的電阻值最大，為47千歐，即分壓電阻R3的電阻值遠(yuǎn)大于電阻R2的電阻值，電阻R2的電阻值也遠(yuǎn)大于采樣電阻Rl的電阻值。從圖4可見，電流采樣電路共產(chǎn)生兩路電壓信號(hào)，一路是采樣電流流經(jīng)采樣電路獲得的電壓信號(hào)。由于電阻R2和電阻R4串聯(lián)后再與采樣電阻Rl并聯(lián)，采樣電流流經(jīng)該并聯(lián)電路后接地，得到第一個(gè)電壓信號(hào)VI。由于電阻R2和電阻R4的串聯(lián)電路阻值遠(yuǎn)大于采樣電阻Rl的電阻值，并聯(lián)時(shí)可忽略不計(jì)，所以電壓信號(hào)Vl近似等于采樣電流值乘以采樣電阻Rl的電阻值。另一路電壓信號(hào)是5伏的直流電源VCC經(jīng)過電阻分壓得到的補(bǔ)償電壓信號(hào)。由于采樣電阻Rl和電阻R2串聯(lián)，再與電阻R4并聯(lián)，并聯(lián)的等效電阻與分壓電阻R3串聯(lián)，對(duì)5伏的直流電源進(jìn)行分壓，得到補(bǔ)償電壓。因采樣電阻Rl的電阻值遠(yuǎn)小于電阻R2的電阻值，串聯(lián)時(shí)可忽略不計(jì)。補(bǔ)償電路產(chǎn)生的電壓與電壓信號(hào)Vl疊加得到電壓信號(hào)V2，電壓信號(hào)V2就是輸入到放大器進(jìn)行放大運(yùn)行的采樣電壓。經(jīng)過簡(jiǎn)化，電壓信號(hào)V2的電壓值可以通過以下公式計(jì)算獲得:
權(quán)利要求1.電流采樣電路，包括 采樣電阻，所述采樣電阻的第一端接收采樣電流； 其特征在于: 還包括與所述采樣電阻并聯(lián)連接的補(bǔ)償電路，所述補(bǔ)償電路具有直流電源，所述直流電源連接至分壓電阻的第一端，所述分壓電阻的第二端連接至并聯(lián)連接的第一分壓支路及第二分壓支路，所述分壓電阻的第二端輸出采樣電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流采樣電路，其特征在于: 所述補(bǔ)償電路還具有與所述采樣電阻并聯(lián)連接的濾波電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電流采樣電路，其特征在于: 所述第一分壓支路具有與所述采樣電阻串聯(lián)連接的第一電阻，所述第二分壓支路具有第二電阻，所述第一電阻的阻值與所述第二電阻的阻值相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流采樣電路，其特征在于: 所述第一電阻的阻值大于所述采樣電阻的阻值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流采樣電路，其特征在于: 所述分壓電阻的阻值大于所述第一電阻的阻值。
6.電機(jī),包括 定子以及轉(zhuǎn)子，并設(shè)有控制器，所述控制器具有 控制模塊以及接收所述控制模塊輸出信號(hào)的功率驅(qū)動(dòng)電路，所述控制器還具有采樣流經(jīng)所述定子電流的電流采樣電路，所述電流采樣電路的輸出端與放大器連接并向所述放大器輸出采樣信號(hào)，所述電流采樣電路具有采樣電阻，所述采樣電阻的第一端接收采樣電流； 其特征在于: 所述電流采樣電路還包括與所述采樣電阻并聯(lián)連接的補(bǔ)償電路，所述補(bǔ)償電路具有直流電源，所述直流電源連接至分壓電阻的第一端，所述分壓電阻的第二端連接至并聯(lián)連接的第一分壓支路及第二分壓支路，所述分壓電阻的第二端輸出采樣電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)，其特征在于: 所述補(bǔ)償電路還具有與所述采樣電阻并聯(lián)連接的濾波電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電機(jī)，其特征在于: 所述第一分壓支路具有與所述采樣電阻串聯(lián)連接的第一電阻，所述第二分壓支路具有第二電阻，所述第一電阻的阻值與所述第二電阻的阻值相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)，其特征在于: 所述第一電阻的阻值大于所述采樣電阻的阻值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)，其特征在于: 所述分壓電阻的阻值大于所述第一電阻的阻值。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種電流采樣電路及電機(jī)，該電流采樣電路包括采樣電阻，采樣電阻的第一端接收采樣電流，并且，電流采樣電路還包括與采樣電阻并聯(lián)連接的補(bǔ)償電路，補(bǔ)償電路具有直流電源，直流電源連接至分壓電阻的第一端，分壓電阻的第二端連接至并聯(lián)連接的第一分壓支路及第二分壓支路，分壓電阻的第二端輸出采樣電壓。該電機(jī)包括定子以及轉(zhuǎn)子，并設(shè)有控制器，控制器具有控制模塊以及接收控制模塊輸出信號(hào)的功率驅(qū)動(dòng)電路，控制器還具有上述的電流采樣電路。本實(shí)用新型的電流采樣電路能夠增大輸出的采樣電壓的電壓值，避免輸出的電壓值工作在放大區(qū)的非線性區(qū)，從而使控制模塊能夠精確計(jì)算出電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并確保精確地對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)H02P6/00GK203011991SQ20122067800
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者李寧, 胡安永 申請(qǐng)人:珠海格力電器股份有限公司, 珠海凱邦電機(jī)制造有限公司, 合肥凱邦電機(jī)有限公司, 重慶凱邦電機(jī)有限公司, 河南凱邦電機(jī)有限公司