【技术大神】霍尔电流传感器在大扭矩电机中的实际应用案例

时间： 2017-02-15 来源：技术大神活动文章

技术问答

笔者在半年多以前被安排了一个项目，要做一个低压大电流的无刷直流电机的伺服控制。和大家分享一下关于电机电流采样所用的MELEXIS电流传感器的使用心得。

首先介绍一下项目需求：50V低压供电，瞬时电流峰值达到50A。额定电流40A，额定平均功率为2KW。应用场合为水上交通工具动力系统。这是笔者目前为止做得相对比较大的功率驱动板，关键是这块驱动板需要考虑满载时的一些问题，以及过载时的保护。另一优点就是可以考虑采用水冷的方式进行散热。在选型完MOSFET、主控、预驱动芯片之后，关键电流采样方式以及芯片的选型是一件值得花时间认真思考的事情。

普通的电流采样从采样位置来分，可以分为绕组采样与下桥臂采样。从采样方式分，可以分为采取电阻采样和传感器采样。从本项目的角度去看，要走大电流，假设毫欧电阻选取10mΩ，电阻的最大瞬时发热功率通过I2R计算也达到了数十瓦的级别，满负载的情况下瞬间就会烧坏电流采样电阻，因此此种方法不可取。所以只能通过用霍尔电流传感器采样，对比了I品牌、A品牌等多家的东西，最终确定了MELEXIS的霍尔元件，型号为MLX91210。A品牌和I品牌的代理比较少，市面上比较难买到。MELEXIS做传感器比较专业，后来获悉，同行也有很多人用它家的霍尔做电流采样用。另外就是成本的问题，虽然都是昂贵的器件，但是MELEXIS的产品还是相对便宜且较实用。

首先从这款芯片的DATASHEET入手：芯片的带宽为100KHz，远远大于伺服系统的离散频率20KHz，所以从电流采样定理的采样的角度来说完全足够。这款芯片的引脚需要流过电流，集磁片与电流通路集成在了芯片内部，所以芯片在PCB上的布局和电流导线的相对位置无需周密考虑。

图1：MELEXIS MLX91210的两种芯片的封装样式

图2：芯片内部的原理及逻辑框图

笔者最终确认采用SOIC8–40mV/A or ±50A sensing range的芯片。

图3：选型的精度及范围

芯片采用5V供电，在系统上电的时候能进行自检矫正，在电流为0的时候，OUT引脚上输出的电压为VDD/2。笔者在做电流采样设计的时候，参考了Datasheet给出的电路样例，外围器件很少，很简单。样例中除了上下拉电阻电路之外，推荐外接一个RC无源低通滤波器，如下图：

图4：带有无源低通滤波器的MELEXIS 91210外部电路图

笔者在做电流采样设计的时候，没有采用运放做二级有源滤波，原因在于平衡了一下成本与运放的必要性的问题，考虑到运放本身供电就会引入电压的毛刺，因此采用单级无源滤波的方式，由于本项目的转速不是很高（800r/min）电流最高的频率也只有13Hz左右，所以滤波器的截止频率选择了20Hz，电路中的R和C选择分别为：8KΩ，1uF。

由于项目已经结束，无法发板子的实物图片，下图是用上位机采集出来的两种算法的电机电流波形，红黄蓝代表电机的三相电流。

图5：上位机采集的三相电流波形

在电机运行的时候，图中的三相电流呈现出正弦变化的趋势。这两张图的电流波形有所不同，是笔者做无传感器控制的两种算法所造成。笔者在做两种电机算法的时候，MLX91210都能正确地检测出电流波形。

最后总结一下MLX91210的优势：测量精度有保障（40mV/A），测量范围广±50A，外围电路简单（去耦电容和RC滤波电路），能够很好的解决PCB布局的问题，简化测量算法以及滤波算法的复杂度。这一类电流采样芯片的确是工程师们的不二之选！

在此感谢世强提供这么好的一个平台，能够让我等工程师在器件选型采购之余，还能够与各位大神一起分享宝贵的经验。本文若存在不足之处，欢迎各位的交流与指正。

作者：坚栋

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！

全部评论（0）

暂无评论

【应用】BMS电流采集优化方案：1000A电流无损检测

MLX91208内置MCU的在线可编程电流传感器，不直接参与电池组充放过程。

新应用发布时间 : 2017-04-20

霍尔电流传感器带您驰骋小功率充电桩市场，怎容错过！

MLX91210是一款适用于小功率系统的霍尔电流传感器电流传感器，内部集成被测电流载体，电流可直接流入芯片内部，最大电流可达±50A，满足小功率充电桩应用所需。

新应用发布时间 : 2016-08-08

【应用】快速响应的霍尔单芯片电流传感器MLX91210轻松解决空调压缩机易损坏问题

空调压缩机经常因为空调管路堵塞而引起电路过流，为此需要选用一个能快速响应来检测交流电流的传感器，Melexis推出的MLX91210就是一款灵敏度高的5us响应时间的电流传感器，能够快速检测电流。

新应用发布时间 : 2017-01-26

【经验】霍尔电流传感器校准方法全攻略

盲校精度可达5%，前端校准精度高达0.1%，后端校准-适用于多传感器应用。

设计经验发布时间 : 2017-03-18

光伏逆变器输出端进行电流检测时，可以使用高频电流互感器代替霍尔电流传感器检测50Hz工频电流的大小吗？

光伏逆变器输出到电网端的电流为工频电流，通常使用霍尔电流传感器进行测量，可以采集交流、直流和脉冲电流。高频互感器一般应用在1KHz以上的交流信号测量，如果应用在工频电流测量电路，可能会导致内部磁芯饱和而失效。所以在逆变器输出端进行电流检测时不能使用高频电流互感器。

技术问答发布时间 : 2017-10-10

【IC】迈来芯集成电流传感器荣获UL/IEC 62368-1认证，引入RI增强隔离功能

MELEXIS宣布，MLX91220（5V）和MLX91221（3V）电流传感器芯片获得新安全认证（UL/IEC 62368-1）。全新的传感器芯片现在可用于对SOIC8和SOIC16封装有更高电压隔离要求的系统。其中，SOIC8封装提供715V的基本隔离能力和307V的增强隔离能力，而SOIC16封装则提供高达1415V的基本隔离和707V的增强隔离。

产品发布时间 : 2024-07-03

【应用】国产霍尔电流传感器芯片CH704200CT用于变频器的电流检测，最大检测电流达200A

为准确调控电机的转速，需要性能较高的电流传感器。本文介绍意瑞半导体的霍尔电流传感器芯片CH704200CT用于中功率段变频器的电流检测。

应用方案发布时间 : 2022-10-10

芯进（CrossChip）电流传感器/直流无刷电机/LED 驱动/霍尔开关选型指南

描述- 公司自 2013 年成立以来，围绕霍尔传感器技术开发了速度位置传感器，高精度线性霍尔传感器，高精度电流传感器等产品线。高精度线性霍尔传感器出货量居行业领先水平，光伏逆变器领域前 10 大工厂均在采用含有芯进产品的电流传感器模块。高精度单芯片电流传感器已经广泛应用于光伏逆变器，OBC，家电和工业自动化等领域，出货量居同行业领先水平。近年，芯进围绕核心客户的系统应用陆续推出了电源管理，总线接口和驱动器等产品线，服务于工业自动化，光伏新能源和汽车等行业客户。

型号- CC650X 系列,CC6202,CC6203,CC6201,CC6402A,CCH477,INK1102,INK1105,INK1101,CC6213,CC6401E,CC6211,CC6212,CC6210,CC6207M,CC6211S,CC6102R,CC6208,CC6209,CCH477E,CC6206,CC6207,CCH477G,CC6204,CC6205,CC6103,CC6500,CCH890,CC6104,CC6101,CC6102,CC7030,CC6921B,CC7031,CCH891,CC6105R,CC6217,CC6215,CC6511,CC6115,CC6112,CC6113,CC6111,CC6920B,CC6905,CC6906,CC6903,CC6904,CC6902,CC6503,CC6900,CC6504,CC6229,CC6501,CC6105,CC6502,CC6401,CC6121,CC1108,CC690X,CC692X 系列,CC650X,CC6407C,CC6411,CC6533,CC6412,CC6531,CC6410,CC6130,CC6927,CC690X 系列,CC6409,CC6407,CC6921,CC6404,CC6922,WS2801,CC6402,CC6920,CC6403,CC6422,CC6423,CC6420,CC6421,CC6533B,INK1003,177,CC692X,CC6419,CC6418,CC6415,CC6416,CC6534,CC6413,CCH284,CC653X 系列,CC653X

选型指南 - 芯进电子 - 2023/12/15 PDF 中文下载

MELEXIS成为NIO智能电动汽车牵引逆变器系统的战略性电流传感器芯片供应商

NIO，一家全球领先的智能电动汽车制造商，已宣布选择MELEXIS作为其所有纯电动车型牵引逆变器系统战略性的电流传感器芯片供应商。MELEXIS的芯片凭借其卓越性能，完美适应严苛的电机控制环境，成为NIO所有纯电动汽车（BEV）的强劲动力源。这一选择彰显了NIO在创新、安全和效率方面的坚定承诺，始终致力于为客户提供卓越的解决方案。

原厂动态发布时间 : 2024-06-12

【技术】Melexis电流传感器设计指导之传统霍尔电流传感器

主要介绍两大传统霍尔电流传感器MLX91207/MLX91209相关的设计问题。

技术探讨发布时间 : 2017-06-15

【应用】迈来芯霍尔电流传感器 MLX91220助力车载EPS设计，响应时间2μs

汽车EPS是电子助力转向系统，是指在汽车转向时，传感器检测到转向盘的力矩和方向，发送信号给电控单元，然后控制电动机输出相应的转动力矩，本文介绍被应用在EPS电流采样中的迈来芯（MELEXIS）霍尔电流传感器-MLX91220。

应用方案发布时间 : 2022-02-23

Melexis电流传感器的技术分类介绍：隔离式电流高达2000A！

汽车电气化的不断创新，对于电流检测的要求也日益提升。Melexis电流传感器采用Hall效应和专有的IMC技术，采用坚固耐用的设计，具有卓越的性能和稳健的可靠性。不仅是汽车电气化的理想选择，也为工业和消费市场提供精准电流感应。

原厂动态发布时间 : 2023-09-20

【应用】迈来芯集成霍尔电流传感器MLX91220应用于电源模块电流检测响应快，兼容ACS37002设计

OBC（车载充电机）方案设计中，AC侧需要做电流检测，通常方案会采用霍尔电流传感器芯片设计。推荐迈来芯霍尔电流传感器MLX91220应用在OBC，满足隔离电压/采样速率以及低损耗要求。MLX91220在响应速度/采样精度以及供电电压性能方面都能很好的兼容ACS37002，在车载充电机/DC-DC/高功率电源模块上可以考虑应用。

应用方案发布时间 : 2021-06-20

【应用】迈来芯MLX91220电流传感器方案应用于车载充电器(OBC)项目中电流采样

车载充电器(OBC)是给新能源电动汽车充电的核心部件，其核心功能是充电时将市电AC交流转换为DC直流电源给电动汽车的动力电池包充电。而在OBC中需要检测电流，常用的方案有shunt+隔离运放和霍尔式隔离电流传感器两种方案，迈来芯对于OBC中电流检测应用推出了MLX91220电流传感器，能很好替代shunt+隔离运放方案，且MLX91220电流传感器方案具有成本优势，目前客户已有6.6KW的OBC项

应用方案发布时间 : 2020-12-27