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新能源汽车电流传感器的采样电路的讲解3

郭嘉 发布于 2021-10-28 13:50
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图片 17.png图片 24.png


从上图可知,电流传感器的核心主要由两部分组成,第一部分霍尔,第二部分运算电路。

当Vout>Vo,Ip母线电流正方向流动

电流传感器的系统架构

图片 19.png


CL<2.2nF EMC保护电容,RC组成低通滤波电路,RL>10KΩ上拉电阻到源VCC,使Vout无输出即高组态的时被拉到高电平VCC+5V.Vout开路时,Vin输出为Uc=+5V,Vout短路时Vin输出为0V.


图片 22.png


上图是电流传感器的电气部分数据

测量母线电流的或电机三项UVW,取2相各加一个电流传感器,根据IU+IV+IW=0,求出另外一项不加电流传感器的那项电流,这个电流传感器最大的量程范围-800A800A,电流传感器的量程要根据实际选取,测量的电流要在传感器量程之内。

给电流传感器模块供电的电压是+5V,这个Uc电压波动范围4.75-5.25V,  超过这个值会影响电流传感器的输出精度,所以+5V的电源电压精度要尽量高,纹波率要小。

电流传感器输出的模拟量,Vout=Uc/5*Vo+G*Ip

Uc是加在电流传感器的实际直流电压,5就是理想的源电压+5V,Vo是失调电压,是由于电流传感器内部工艺等因素造成的失调电压,会影响Vout的输出精度。G代表电流传感器的灵敏度,和运放的压摆率类似,这里的G就是电压/电流,大的电流输出比较小的电压,mV/A,当测得电流为1A时,霍尔输出1mV,Ip指的是采样的母线的电流或者电机三项的相电流。

假设我们检测的Ip电流为0A,对应Vout输出电压是多少呢?这也是检测电流传感器的好坏的重要指标之一,零飘。

图片 23.png


根据Vout=Uc/5*Vo+G*Ip),再查询上图的电气性能参数可得:

这里我们取Uc为理想的+5V电源,偏置电压Vo=2.5V,G为电流传感器的灵敏度2.5mV/A,Ip为实测电流0A,可得Vout=2.5V.

当电流传感器的零飘为+-3A时,根据Vout=Uc/5*Vo+G*Ip)算出:

零飘为+3A时,Uc=5V,Vo=2.5VG=2.5mV/A,

Vout=1*2.5V+2.5mV/A*3A=2.5V+7.5mV(7.5*10^-3)

=2.5V+0.0075V=2.5075V

零飘为-3A,Uc=5V,Vo=2.5VG=2.5mV/A,

Vout=1*2.5V+2.5mV/A*-3A=2.5V-7.5mV(7.5*10^-3)

    =2.5V-0.0075V=2.4925V.

Vout2.4925V2.5075V,代表电流传感器零飘在+-3A范围之内,也可初步判定电流传感器合格。

Ip电流为电机正转时的峰值保护电流+750A,求出电流传感器输出电压Vout=Uc/5*Vo+G*Ip

Uc=5V,Vo=2.5VG=2.5mV/A

Vout=1*2.5V+2.5mV/A*750A=2.5V+1.875V

=4.375V

Ip电流为电机反转时的峰值保护电流-750A,求出电流传感器输出电压Vout=Uc/5*Vo+G*Ip

Uc=5V,Vo=2.5VG=2.5mV/A

Vout=1*2.5V+2.5mV/A*750A=2.5V-1.875V

=0.625V

从上面可得,当电机正反转电流等于750A+-750)时,Vout的值分别为,电机正转时的保护电流Ip=750A,Vout=4.375V;电机反转时的保护电流Ip=-750A,Vout=0.625V;  也就说明电机正转时Vout的值等于Vout=4.375V(不能大于这个值)时就要实施硬件保护,在理论1ms内关闭IGBT,一般几十us,最大不超过100us;电机反转时Vout的值等于Vout=0.625V(不能比这个值小)时就要实施硬件保护,在理论1ms内关闭IGBT,一般几十us,最大不超过100us


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