伺服驱动器中电流采样电路的设计

在伺服驱动控制系统中，为实现磁场定向控制，需要至少对两相电机绕组的电流进行采样，这两路电流采样将作为电流反馈信号使伺服驱动实现电流闭环，可以这样说，电流信号采样是伺服控制系统硬件的一个重要模块，也是一大难点。本文就来介绍一下伺服驱动器中电流采样电路的设计。 伺服驱动器中的电流采样电路设计是实现磁场定向控制的关键环节，它确保了伺服系统能够进行精确的电流闭环控制，从而提高伺服电机的性能。在交流伺服电机的广泛应用背景下，伺服驱动器的质量直接影响电机的运行效果。传统的电流采样电路通常采用采样电阻和线性光耦合器构建，如MC34081运算放大器和HCPL-7840线性光耦。当电机工作时，电流通过绕组，流经采样电阻，产生的电压信号经过光耦隔离放大，再经过运算放大器和A/D转换送入DSP进行分析，实现电流控制。 然而，这种传统设计容易受到外部环境干扰，导致电流采样信号的精度下降。为了提升电流采样精度和闭环控制效果，一种新的电流采样方案应运而生，即采用高压线性电流传感器IR2175。IR2175芯片专为交流或直流无刷电机设计，集成了电流检测和保护功能，能够直接处理来自采样电阻的电流信号，并将其转换为PWM信号供处理器使用。电路设计中，R2和R3作为采样电阻，IGBT用于开关控制，快恢复二极管用于减少信号延迟，同时芯片的自举电源结构确保了电源的稳定。 IR2175的工作原理是：当高端开关被拉至最高电压时，自举电容C1通过D1二极管充电，提供浮动电源VBS。在输入电压变化时，输出PWM信号的占空比随之变化，范围从9%到91%，反映了电流的大小。当压降超出特定范围时，芯片会输出低电平的过流信号。 实验结果显示，新型电流采样电路的PWM波形稳定，干扰小，采样数据精度高，可以直接用于电流闭环控制，无需额外的软件滤波。相比之下，传统电流采样电路虽然也能实现闭环控制，但波形中存在毛刺，需要软件滤波处理。 电流采样电路设计对于伺服驱动器至关重要。新型电流采样方案利用IR2175芯片提高了抗干扰能力，降低了信号处理复杂性，提升了伺服系统的整体性能。在实际应用中，根据系统需求和环境条件，可以选择适合的电流采样电路设计，以达到最佳的伺服电机控制效果。