【应用】高精度多磁场轴霍尔位置传感器MLX90380助力直流无刷电机换向控制

时间： 2018-05-11 来源：世强

技术问答

电机位置传感器是电机的重要组成部分。霍尔位置传感器是电机换向控制回路的组成部分。一般BLDC电机在其非驱动端上的定子中嵌入3个霍尔传感器。每当转子磁极经过霍尔传感器时，霍尔传感器便会发出一个高电平或者一个低电平信号，表示北磁极或者南磁极正在经过该传感器。根据这三个霍尔传感器信号的组合就可以确定换向的精确顺序。

电机控制算法的类型与电机设计和传感器类型相关联。霍尔传感器的位置精度越高，效率越高，在某些情况下更安全。笔者在设计中使用了MELEXIS MLX90380霍尔位置传感器，该传感器具有如下的优势：

· 正弦和余弦模拟输出（符合大多数霍尔传感器的要求）

· 刷新频率为4μs（速度极快，可以满足高速电机的应用需求）

· 多磁场轴（X / Y - X / Z - Z / Y）实现灵活的机械设计（可以满足不同的机械定位需求）

· 符合RoHS标准

应用原理示意图如下图所示：

霍尔信号传递给控制器，控制器通过电源线给电机线圈供电，电机旋转，磁钢与线圈（准确的说是缠在定子上的线圈，霍尔传感器一般安装在定子上）发生转动，霍尔传感器感应出新的位置信号，控制器又给电机线圈重新改变电流方向供电，电机继续旋转（线圈和磁钢的位置发生变化时，线圈必须对应的改变电流方向，这样电机才能继续向一个方向运动，不然电机就会在某一个位置左右摆动，而不是连续旋转）。

基于Melexis MLX90380霍尔位置传感器的硬件设计及换向控制：

如图是本次设计的应用电路，笔者使用了SOP-8封装类型的Melexis MLX90380霍尔位置传感器，VSS，NC及TEST接口（TEST接口在未设计成功时，需预留接入MCU进行测试，测试成功之后，需要接入GND，以便提高系统的EMC性能）均接GND，系统采用5V供电系统，C1，C3，C4均为滤波电容，推荐输出端口OUT1和输出端口OUT2使用2.2nF的电容，电源滤波电容使用100nF的电容。笔者根据设计需求，采用方波120度脉宽调制方法进行换向控制，利用霍尔值(笔者设计的系统中每个电气周期6次变化)，改变UVW相电流流向，但同一霍尔值内电流流向不变，任何时刻只能一相的上桥和另一相的下桥导通。其换向时序图如下图所示：

当霍尔传感器分别输出001，000，100，110，111，011时，6个FET分别按序开关，A，B，C三相的相电流根据有效导通顺序进行变化，从而实现6步换相驱动电机旋转。

下图是笔者设计的霍尔传感器电路板，仅供读者学习参考。

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双竞集成（Sungine）集成电路产品选型指南

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商品及供应商介绍 - 赛卓电子 - 2023/12/11 PDF 中文下载

纳芯微公司介绍

型号- NCA8244-DTSTR,NCA8245-DSWTR,NSI6602,NCA1051,NSI1312,NCA9617,NSI8308X,NCA8244,NSM2017,NSI6611X,NSM2018,NSM2019,NSM2013,NIRS485,NSI6801X,NCA8T245-DTSXR,NSM2015,NSM2016,NSD1624-Q1,NSI6601B,NSM2011,NSI6601C,NSM2012,NSI6651X,NSI6631ASC-DWSR,NSI36XX,NSI6601MB,NSI6801L,NSI6601MC,NSI1306,NSI824X,NSI812X,NSI8308XE,NCA1042,NSI6801T,NSI6801,NSI1305,NCA1043,NSI6622X,NSR35XXX Q1,NSM201X,NSE11409,NSM2020,NSL2163X,NSD8306,NCA8244-Q1TSTR,NSD8308,NCA3491,NSD1025X,NSI8308A,NSI86XX,NSI6651ASC-DWSR,NSI68010,NSI68011,NSI1303X,NSI6851X,NSI66X1X-Q1,NSM2035,NSM2031,NSM2032,NSI6801C,NSM2033,NSIP8308X,NCA8245-DTSTR,NSD1624,NSR31XXX Q1,NSI6801B,NCA8245L-DTSTR,NSI6811,NSD731X,NSIP88XX,NSI1400,NSI6931,NSI82XXC,NSD11416,NSI826X,NCA3485,NCA8541-DTSTR,NSD56008,NSI82XX,NCA8244L-DSWTR,NSM2041,NSI6651ALC-DWSR,NSL2161X,NSI319X,NCA9539,NSI6601X-Q1,NSI6611ASC-DWSR,NSR33XXX Q1,NSI821X,NIRSP31,NSG65N15A,NSD5604,NSD122X,NSI66X1X,NSI6911,NCA9646,NSIP89XX,NCA9645,NCA9648,NCA8244-DSWTR,NSD12409,NCA8245L-DSWTR,NSD2621,NSIP87XX,NSD1015,NSI810X,NSI6601MX,NCA8T245-Q1DTSXR,NCA1042A,NSI823X,NSI6601XM,NSI1311X,NSI6602V,NSD3608,NSI6602HC,NSI6601X,NSI6602HB,NSIP1042,TL432,TL431,NSM2111,NCA84245-DTSXR,NSD1025,NCA82DS44-Q1TSTR,NIRS31,NCA8244L-DTSTR,NSI1200,NSI1042,NSI6611,NCA9306,NCA1145,NSI6602HA,NSI822X,NSI1300X,NCA1021,NCA8244-Q1SWTR,NSI6601WC,NSD262X,NSI6602B,NSI6602C,NSI6602E,NSI1050,NSIP8XX,NSI6602A

商品及供应商介绍 - 纳芯微电子 - 版本：Q3, 2022 - 2022/12/14 PDF 中文下载

EPS系统高精度方向盘角度传感器、扭矩传感器、磁编码推荐

EPS系统在方向盘位置有转角传感器及扭矩传感器；助力转向电机有编码器传感器等等。车速传感器有凸轮轴、曲轴传感器，车速传感器位于发动机内。方向盘角度传感器MLX90363结构设计简单；芯片精度高，温漂小；可选用便宜的磁铁；全工SPI通信协议；可通过MCU编程；扭矩传感器MLX90293芯片厚度薄，信噪比高，芯片精度高，满足检测扭矩的微小位置变化。磁编码器MLX90380专门为高速马达位置传感设计。

设计经验发布时间 : 2018-07-01

MELEXIS（迈来芯）汽车/工业用Triaxis®位置传感器选型指南

描述- We are a pioneer in programmable angular and linear Hall sensors for rotary, linear, and joystick motion. Our devices offer improved manufacturability of sensor assemblies and modules. Our technology and innovations support a broad range of applications in automotive markets and beyond.

型号- MLX90380,MLX90381,MLX90340,MLX90316,MLX90374,MLX90376,MLX90333,MLX90377,MLX90378,MLX90290,MLX90371,MLX90372,MLX90395,MLX90373,MLX90426,MLX90427,MLX90363,MLX90364,MLX90365,MLX91377,MLX90366,MLX90421,MLX90367,MLX90422,MLX90324,MLX90423,MLX90425

选型指南 - MELEXIS - V13 - 05.2024 PDF 英文下载

芯进（CrossChip）磁传感器/隔离/驱动/IC选型指南

目录- 企业简介磁传感器隔离产品驱动产品通用IC

型号- CC6103E,CC6203,CC6201,CCI8741EHS,CC6115B,CC6402A,CCH477,INK1102,INK1105,CCI8740EH5WH,CCI8740EL3WH,INK1101,CC6213,CC6401E,CC6212,CC6207E,CC6210,CC8110,CC6130B,CC6207M,CC6211E,CCI8742ELS,CC6102R,CC6401S,CCI8741EL3WH,CC6209,CC6206,CCH477E,CC6207,CCI8741,CC6204,CCI8741EH5WH,CC8108,CCH477G,CC6205,CC6103,CC6104,CC6500,CCH890,CC6101,CC6102,CC6105B,CC6921B,CC7031,CCH891,CC6105R,CC6215,CCI8740ELS,CCI8742EL3WH,CC6115,CC6511,CC6112,CC6111,CC6403A,CC6920B,CCI8742EH5WH,CCI8332-2L8W,CC6201E,CC6905,CC6906,CC6903,CC6404A,CC6904,CC6902,CC6503,CC6504,CC6900,CC6105,CC6501,CC6502,CC6401,CC6121,CCI8741ELS,CC1108,CCI8740EH3WH,CCI8740EL5WH,CC6407C,CC6411,CC6533,CC6412,CC6531,CCI8742EHS,CC6410,CC6130,CC6925,CCI8741EL5WH,CC6926,CC6409,CC6923,CC6924,CC6407,CC6921,CCI8741EH3WH,CC6404,CC6922,WS2801,CC6402,CC6920,CC6403,CC6422,CC6541,CC6420,CC6421,CC6533B,INK1003,CC6419,CC6538,CC6417,CC6418,CC6536,CC6415,CC6537,CC6416,CC6930,CC6413,CCH284,CCI8740EHS,CC6411A,CC6430,CC6407E,CC6407S,CCI8742EH3WH,CCI8742EL5WH,CC74ACT244,CC74ACT245

选型指南 - 芯进电子 - V2 - 2023/10/20 PDF 中文下载

MELEXIS ACTUATORS-Melexis MLX81300 single-chip smart LIN Drivers for automotive motors

型号- MLX81208,MLX81109,MLX90380,MLX81301,MLX81200,MLX83203,MLX81300,MLX81206,MLX81107,MLX81207,MLX81108,MLX81325,MLX81326,MLX81205,MLX81106,MLX81150,MLX92212,MLX90290,MLX80300,MLX81310,MLX81311,MLX81316,MLX81315,MLX90B80,MLX81160,MLX83100,MLX90363,MLX902XX

商品及供应商介绍 - MELEXIS PDF 英文下载

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

NOVOSENSE Automotive Solution Enable the Electrification and Intellectualization of xEV

型号- NSL23916-Q1,NSI1311,NSI6601,NSI7258,NPC060N065A,NCA8244,NSM2017,NSM2019,NSM2013,NSI22C11,NSM2015,NSM2011,NSR33XXX,NSC9262,NSI1300,NSC9264,NSREF31XX,NSI1306,NSR2240X,NPS0X0N065A,NSP1830,NCA1169,NCA1044,NCA1043,NSR7808,NSOPA240X,NSE11409,NSP1831,NSC9260X,NSP1832,NSM2020,NSL2161X-Q1,NSD8306,NSOPA8XXX,NSD731X,NSD8308,NSI67XX,NSD1026V,NSE34050,NSL31682-Q1,NSCSA24X,NSL21912-Q1,NSI6622V,NSPDC1,NSR31XXX,NCA1021S,NSD8310,NSD1624,NSD8312,NPI030N065A,NSR104XX,NSI6651,NSD11416,NSI22C12,NCA1051A,NSUC1602,NCA1462,NSD8381,NSD56008,NSM3011,NSPADX,NSM3013,NSM3012,NSI6801,NST60-Q1,NSUC1610,NSI824X,NCA9539,NST175-Q1,NSR7850,NST175,NSM203X,NSIP605X,NSIP3266-Q1,NSOPA9XXX,NSI6911,NST86-Q1,NSP1631,NSD12409,NSP1632,NSPASX,NSP1630,NSE425X,NSM1013,NPI040N120A,NSL23924-Q1,NCA9555,NSI822X,NSA9264,NCA1042B,NSD12416,NSA9260X,NSPGM2,NSM2117,NSPGM1,NSI6602V,NSD3608,NSM2113,NSM2115,NSD3604,NSL31520-Q1,NSL2163X-Q1,NSR35XXX,NST20,NSREF30XX,NPC0X0N120A,NSI1200,NSI6611,NSPAS1,NSPAS3,NCA1145,NST235-Q1,NSCSA21X,NCA1043B,NSE5702,NSI6601M,NSE5701,NSR114XX,NSR1048,NSL23716X-Q1,NSM1030

应用及方案 - 纳芯微电子 - April 2024 PDF 英文下载