電流傳感器在伺服驅(qū)動(dòng)器中的應(yīng)用實(shí)例分析

       電流傳感器是伺服控制必不可少的一部分，小功率系統(tǒng)可采用霍爾電流傳感器。通過ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后參于數(shù)字伺服控制。本文主要介紹一款集成型霍爾電流傳感器MLX91210在伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用要點(diǎn)及案例分析。

　　伺服系統(tǒng)

　　伺服系統(tǒng)（servomechanism）又稱隨動(dòng)系統(tǒng)，是用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)由控制模塊，傳感器，伺服電機(jī)組成；傳感器有編碼器，及電流傳感器。電流傳感器輔助編碼器做位置檢測(cè)，具有非常重要的作用，電流傳感器選擇得好與壞，直接影響到伺服系統(tǒng)的性能。

　　MLX91210應(yīng)用要點(diǎn)

　　世強(qiáng)代理的Melexis電流傳感器MLX91210應(yīng)用在伺服系統(tǒng)中的要點(diǎn)，有以下幾點(diǎn)，靈敏度、應(yīng)用電路及RC電路匹配等。

　　MLX91210的靈敏度有80、40、32mV/A三個(gè)選擇，測(cè)量的電流分別為±25A、±50A、±62.5A。MLX91210靈敏度與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品的靈敏度沒有完全相同的，如果是作為替代產(chǎn)品，需要考慮靈敏率，在軟件算法中，換算電流時(shí)需要設(shè)置相應(yīng)的靈敏度倍數(shù)，電流傳感器MLX91210用三種應(yīng)用電路分別如下圖1、圖2、圖3所示。C1電容推薦100nF，C1的作用是增強(qiáng)EMC、ESD性能；C2電容推薦大小為10nF，C2作為去耦電容增強(qiáng)EMC及ESD性能，同樣必不可少。

　　圖1：MLX91210下拉診斷推薦電路

　　圖2：MLX91210上拉診斷推薦電路

　　圖3：MLX91210帶RC濾波推薦電路

　　伺服系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的紋波要求較高，在伺服系統(tǒng)中，我們推薦圖3所示的應(yīng)用電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。用戶對(duì)紋波的要求不同，需要匹配合適的RC電路，來滿足紋波要求，同時(shí)需要考慮用戶對(duì)帶寬的要求。

　　實(shí)例分析

　　世強(qiáng)市場(chǎng)經(jīng)理余彪介紹，做伺服驅(qū)動(dòng)器客戶很多，有的客戶原系統(tǒng)電流檢測(cè)用其他品牌的電流傳感器，現(xiàn)在直接替換上我們的電流傳感器MLX91210過程中，遇到了一個(gè)問題，就是客戶的伺服系統(tǒng)上電啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)警，上電啟動(dòng)瞬間系統(tǒng)沒有通過自檢。首先我們排除靈敏度、基本原理圖不匹配等因素，然后檢測(cè)了電流傳感器的紋波，發(fā)現(xiàn)相對(duì)客戶理想的紋波電流傳感器的紋波偏大。如圖4所示，黃色曲線是客戶設(shè)計(jì)電路中電流傳感器MLX91210的輸出紋波，藍(lán)色曲線是系統(tǒng)要求的電流傳感器輸出紋波。電流傳感器的輸出紋波，還達(dá)不到理想的輸出波形。

　　電流傳感器的輸出紋波過大，通過檢查發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)榭蛻舻暮蠖穗娐稲C取值不匹配引起的紋波過大，客戶的RC電路如圖5所示。

　　通過修改電容C的值，把220pF增大到1nF時(shí)，信號(hào)紋波已基本達(dá)到理想的紋波要求，系統(tǒng)上電能通過自檢，運(yùn)用穩(wěn)定可靠。伺服驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)電流信號(hào)對(duì)帶寬的要求是，帶寬需要5K以上，系統(tǒng)不同要求也不一樣。修改RC電路后，帶寬大約能做到16K左右，帶寬也滿足伺服系統(tǒng)要求。