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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時性很大程度上決定了系統的動、靜態性能。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節，也是實現高性能閉環控制系統的關鍵。同時，當電機發生堵轉或負載過重時，系統通過電流傳感器檢測到線路上發生過流，可以驅動IPM模塊實現關斷保護功能。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，在經過獨立或集成在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，實現系統的控制功能。現以MELEXIS的霍爾電流傳感器為例，做簡要介紹。 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獨有的專利技術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。能將通電導體產生的磁力線會聚，使其垂直于芯片。因此不需要額外的屏蔽罩。使得產品尺寸很小、安裝和使用變得很簡單，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 差分技術抗外場干擾能力強 溫漂補償 帶寬大，響應時間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，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對輸出精度的影響。全量程范圍內的非線性度達到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，還是非常簡單的，外圍只需要接幾個濾波電容即可，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 世強市場經理余彪總結道，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勢。因此，是非常適合與這類應用的。 |
