基于ISL28006的汽车直流无刷电机电流放大器电路设计方案
电机控制系统中放大器扮演着重要的角色,无论是电流信号检测还是其他信号处理,均需要放大器对其进行放大处理后再使用。笔者从器件优势、硬件设计、设计注意事项、实验测试等几方面介绍如何使用ISL28006进行汽车直流无刷电机电流放大器电路的设计。
ISL28006是Intersil(RENESAS收购)推出的一款小功率,单向高边和低边的电流检测放大器,采用了专有的轨至轨输入电流检测放大器。ISL28006非常适用于高边电流检测应用,其中感测电压通常远高于放大器电源电压,因为汽车电机驱动电压一般高于放大器电源电压,所以非常适合应用于汽车电机控制系统。ISL28006工作电压范围为2.7V至28V,满足汽车电机控制器的电压输入需求,工作温度为-40°C至+125°C,满足汽车级使用需求,电源电流的功耗仅为50μA,可以有效降低功耗,节省汽车电能。ISL28006具有0V至28V的共模输入电压范围,具有5Ld SOT-23封装空间和6 Ld SOT-23两种封装类型,具有20V/V,50V/V和100V/V的固定增益输入,可以满足不同区间的电流放大使用需求。
下图是本设计使用ISL28006电流放大器设计的无刷电机电流放大器应用电路。
图1 基于ISL28006的放大器设计
ISL28006具有5个端口,其中V+和V-是ISL28006的输入参考电压,本设计中V+接入3.3V为放大器供电,用0.1uf的电容滤波后接入AGND。2,3端口分别为放大器的反相输入和同相输入端,2号接口流入的是无刷直流电机的过零点电流,3号端口流入位置检测接口的电流,使用1.2K的电阻及47PF的电容组成RC滤波电路对每个接口进行滤波处理,保证系统的稳定性,器件接入1.65V的参考电压。1为ISL28006的输出端口,R45为反馈电阻,对放大信号进行闭环式的增益调控,R73和C57组成了闭环电路的滤波器,保证系统信号的稳定性。
在设计放大电路过程中,读者要注意如下几个问题:
1、注意输入电压是否超限
ISL28006共模输入电压为0-28V,如果输入电压超出范围,那么运放就会工作不正常,出现一些意料不到的情况。
2.不要在运放输出直接并接电容
在直流信号放大电路中,有时候为了降低噪声,直接在运放输出并接去耦电容虽然放大的是直流信号,但是这样做是很不安全的。当有一个阶跃信号输入或者上电瞬间,运放输出电流会比较大,而且电容会改变环路的相位特性,导致电路自激振荡。正确的去耦电容应该要组成RC电路,就是在运放的输出端先串入一个电阻,然后再并接去耦电容。这样做可以大大削减运放输出瞬间电流,也不会影响环路的相位特性,可以避免振荡。
3.注意反馈回路的Layout
反馈回路的元器件必须要靠近运放,而且PCB走线要尽量短,同时要尽量避开数字信号、晶振等干扰源。反馈回路的布局布线不合理,则会容易引入噪声,严重会导致自激振荡。
4.要重视电源滤波
运放的电源滤波不容忽视,电源的好坏直接影响输出。特别是对于高速运放,电源纹波对运放输出干扰很大,弄不好就会变成自激振荡。所以最好的运放滤波是在运放的电源脚旁边加一个0.1uF的去耦电容和一个几十uF的钽电容,或者再串接一个小电感或者磁珠,效果会更好。
实验测试:
为了验证放大电路的性能,笔者进行了实验测试,如图2所示。
图2 实验验证
观察示波器波形,电流输入之后呈现出稳定的方波输出特性,频率输出约为10KHz,本设计中使用了100V/V的增益特性,放大器可以稳定的工作。
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为数字世界和现实世界的连接提供芯片级解决方案
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Nisshinbo(日清纺)车载用芯片选型指南(英文)
描述- "Nisshinbo Micro Devices Inc. is the result of the integration of former New Japan Radio Co., Ltd. and former RICOH Electronic Devices Co., Ltd. Both companies, having contributed to expanding the Nisshinbo Group's microdevices business so far, will further grow as an ""Analog Solution Provider"" for growing markets by strengthening structure and achieving synergies through business integration.
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【方案】高效率11kW四象限变频器优选元器件方案
描述- 普通的变频器大多采用二极管整流桥将交流电转化为直流电,电机回馈能量直接被制动单元消耗,无法送回电网,造成能源浪费。本方案采用Vincotech公司的flow E2封装六管模块,Renesas公司的隔离驱动并配合相关器件,实现能量双向流动,变频器四象限运行,不仅有效降低模块损耗,提高产品效率,而且产品可靠性更高。
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型号- TNY280,2SK2225-80-E,0505025.MX52LEP,SI838,SGM2036-ADJYC5G/TR,TOP268,SMBJ18CA,V23990-P865-F49-PM,D45XT80,SI8261,PS9402,SGM601,SI8931,SI8921,R7S910035,RJH60F5DPQ-A0,SMT-R0068-1.0,SI894,TFLEX HD700
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新应用 发布时间 : 2016-11-13
ANALOG ICs High-performance solutions for precision signal chain design
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ANALOG ICs AND DISCRETES
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Winning Combo Solution Proposals
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【产品】全新汽车级100V半桥驱动器,为12V-48V汽车混合动力系统的双向电源控制器MOSFET提供安全驱动
2018年11月7日,瑞萨电子宣布推出全新汽车应用级的100V、4A 半桥N-MOSFET系列驱动器。 ISL784x4系列半桥驱动器是首个将栅极电压检测的自适应死区时间控制与独立的源电流和灌电流驱动控制相结合的驱动器产品。高度集成的 ISL78424、ISL78434和ISL78444在同类产品中拥有多项最佳的特性,适用于48V轻混合动力汽车和汽车音频放大器。
新产品 发布时间 : 2018-11-08
【产品】微小功率,单向高边和低边的电流检测放大器,电源电流仅消耗50μA
ISL28006是Intersil推出的一款微小功率,单向高边和低边的电流检测放大器,采用了专有的轨至轨输入电流检测放大器。ISL28006非常适用于高边电流检测应用。当从2.7V至28V电源工作时,ISL28006的电源电流仅消耗50μA。
新产品 发布时间 : 2017-10-28
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可定制高压电源模块的输入电压100VDC-2000VDC、功率范围5W-500W/4W-60W; 高压输出电源模块的输出电压100VDC-2000VDC。功率范围:4W-60W。
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可定制变压器电压最高4.5KV,高频30MHz;支持平面变压器、平板变压器、OBC变压器、DCDC变压器、PLC信号变压器、3D电源、电流变压器、反激变压器、直流直流变压器、车载充电器变压器、门极驱动变压器等产品定制。
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