电流传感器在伺服驱动器中的应用实例分析

时间： 2016-04-13 来源：世强作者：潇湘子

技术问答

电流传感器是伺服控制必不可少的一部分，小功率系统可采用霍尔电流传感器。通过ADC将模拟信号转换成数字信号，然后参于数字伺服控制。本文主要介绍一款集成型霍尔电流传感器 MLX91210在伺服系统中的应用要点及案例分析

伺服系统

伺服系统（servomechanism）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服系统由控制模块，传感器，伺服电机组成；传感器有编码器，及电流传感器。电流传感器辅助编码器做位置检测，具有非常重要的作用，电流传感器选择得好与坏，直接影响到伺服系统的性能。

MLX91210应用要点

MELEXIS电流传感器MLX91210应用在伺服系统中的要点，有以下几点，灵敏度、应用电路及RC电路匹配等。

MLX91210的灵敏度有80、40、32mV/A三个选择，测量的电流分别为±25A、±50A、±62.5A。MLX91210灵敏度与竞争对手产品的灵敏度没有完全相同的，如果是作为替代产品，需要考虑灵敏率，在软件算法中，换算电流时需要设置相应的灵敏度倍数，电流传感器MLX91210用三种应用电路分别如下图1、图2、图3所示。C1电容推荐100nF，C1的作用是增强EMC、ESD性能；C2电容推荐大小为10nF，C2作为去耦电容增强EMC及ESD性能，同样必不可少。

MLX91210下拉诊断推荐电路

图1：MLX91210下拉诊断推荐电路

图2：MLX91210上拉诊断推荐电路

MLX91210带RC滤波推荐电路

图3：MLX91210带RC滤波推荐电路

伺服系统对信号的纹波要求较高，在伺服系统中，我们推荐图3所示的应用电路进行设计。用户对纹波的要求不同，需要匹配合适的RC电路，来满足纹波要求，同时需要考虑用户对带宽的要求。

实例分析

做伺服驱动器客户很多，有的客户原系统电流检测用其他品牌的电流传感器，现在直接替换上我们的电流传感器MLX91210过程中，遇到了一个问题，就是客户的伺服系统上电启动时，系统会出现错误报警，上电启动瞬间系统没有通过自检。首先我们排除灵敏度、基本原理图不匹配等因素，然后检测了电流传感器的纹波，发现相对客户理想的纹波电流传感器的纹波偏大。如图4所示，黄色曲线是客户设计电路中电流传感器MLX91210的输出纹波，蓝色曲线是系统要求的电流传感器输出纹波。电流传感器的输出纹波，还达不到理想的输出波形。

电流传感器的输出纹波及理想纹波

图4：电流传感器的输出纹波及理想纹波

电流传感器的输出纹波过大，通过检查发现，是因为客户的后端电路RC取值不匹配引起的纹波过大，客户的RC电路如图5所示。

伺服系统后端的滤波电路

图5：伺服系统后端的滤波电路

通过修改电容C的值，把220pF增大到1nF时，信号纹波已基本达到理想的纹波要求，系统上电能通过自检，运用稳定可靠。伺服驱动器检测电流信号对带宽的要求是，带宽需要5K以上，系统不同要求也不一样。修改RC电路后，带宽大约能做到16K左右，带宽也满足伺服系统要求。

总结

电流传感器MLX91210，设计电路简单，强电端0.8mΩ低等效电阻，支持直流到100KHz带宽，5us响应时间，拥有±0.5%的线性度，性能完全满足伺服控制系统应用要求。

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