變頻伺服系統中不可或缺的電流傳感器

　　在電機控制的變頻伺服系統中，電流傳感器的采樣精度和實(shí)時(shí)性很大程度上決定了系統的動(dòng)、靜態(tài)性能。精確的電流檢測是提高系統控制精度、穩定性和快速性的重要環(huán)節，也是實(shí)現高性能閉環(huán)控制系統的關(guān)鍵。同時(shí)，當電機發(fā)生堵轉或負載過(guò)重時(shí)，系統通過(guò)電流傳感器檢測到線(xiàn)路上發(fā)生過(guò)流，可以驅動(dòng)IPM模塊實(shí)現關(guān)斷保護功能。下圖一是用于電機控制的變頻伺服系統框圖：

　　圖一: 用于電機控制的變頻伺服系統框圖

　　電流傳感器按照工作原理可以分為:霍爾電流傳感器、電流互感器、磁阻式電流傳感器、電阻式電流傳感器、光纖電流傳感器等。而在變頻伺服系統中，常見(jiàn)的電流傳感器主要有霍爾電流傳感器、電流互感器及電阻式電流傳感器。利用霍爾效應原理的霍爾電流傳感器可直接將電流(單向或雙向)信號變換為直流電壓信號，在經(jīng)過(guò)獨立或集成在MCU中的A/D轉換器轉換為數字信號。作為系統控制參數之一，與其他的電壓、轉速等參數一起，實(shí)現系統的控制功能?，F以MELEXIS的霍爾電流傳感器為例，做簡(jiǎn)要介紹。

　　MELEXIS的霍爾電流傳感器也分為傳統的霍爾電流傳感器方案以及MELEXIS獨有的專(zhuān)利技術(shù)的三軸平面霍爾電流傳感器方案，如下圖二中左邊的部分，傳統的霍爾電流傳感器方案需要額外的屏蔽磁環(huán)或屏蔽罩。其抗干擾性能很好，可以檢測較大的電流。下圖二中右邊的是三軸平面霍爾電流傳感器方案，內部集成了集磁片(IMC)，集磁片具有很高的磁導率和低的磁滯特性。能將通電導體產(chǎn)生的磁力線(xiàn)會(huì )聚，使其垂直于芯片。因此不需要額外的屏蔽罩。使得產(chǎn)品尺寸很小、安裝和使用變得很簡(jiǎn)單，可用于中小功率的變頻伺服系統中，做小電流檢測應用。

　　圖二: 傳統霍爾電流傳感器方案及三軸平面霍爾電流傳感器方案

　　MELEXIS的傳統霍爾電流傳感器主要有MLX91207，MLX91209,三軸平面霍爾電流傳感器主要有MLX91205，MLX91206,MLX91208，如下圖三所示：以及片內集成被測電流載體的MLX91210，這是MELEXIS第三代的電流傳感器產(chǎn)品，檢測電流范圍有±20A、±30A和±50A三種。非常適合用在中小功率的變頻伺服系統中，用來(lái)做電流檢測。

　　圖三：MELEXIS傳統霍爾及平面霍爾電流傳感器型號

　　MLX91210主要特性：

　　體積小

　　低功耗、散熱少

　　差分技術(shù)抗外場(chǎng)干擾能力強

　　溫漂補償

　　帶寬大，響應時(shí)間5us

　　絕緣電壓高

　　圖四： MLX91210內部結構示意圖

表一：MLX91210型號及特性表

　　圖五：MLX91210內部結構框圖

　　世強代理的MLX91210內部集成被測電流載體，電流可直接流入芯片內部，最大電流可達±50A，在輸入電流為零時(shí)，輸出電壓為1/2VDD。5V版本的內部集成電源調整器，因此不必擔心電源電壓波動(dòng)對輸出精度的影響。全量程范圍內的非線(xiàn)性度達到0.5%FS。

　　針對MLX91210，世強推薦的應用電路如下圖：可以看出MLX91210使用起來(lái)，還是非常簡(jiǎn)單的，外圍只需要接幾個(gè)濾波電容即可，圖中的RC電路是為了提高分辨率和降低輸出噪聲。

　　圖六：MLX91210推薦應用電路

　　世強市場(chǎng)經(jīng)理余彪總結道，電流傳感器在用于電機控制的變頻伺服系統中是不可或缺的，其精度、可靠性、抗干擾性能以及使用方便性，這些都是非常重要的。MELEXIS的電流傳感器恰好在這些方面都具有非常突出的優(yōu)勢。因此，是非常適合與這類(lèi)應用的。