电流传感器是伺服控制必不可少的一部分,小功率系统可采用霍尔电流传感器。通过 ADC 将模拟信号转换成数字信号,然后参于数字伺服控制。本文主要介绍一款集成型霍尔电流传感器 MLX91210 在伺服系统中的应用要点及案例分析。

 

伺服系统
伺服系统(servomechanism)又称随动系统,是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服系统由控制模块,传感器,伺服电机组成;传感器有编码器,及电流传感器。电流传感器辅助编码器做位置检测,具有非常重要的作用,电流传感器选择得好与坏,直接影响到伺服系统的性能。

 

MLX91210 应用要点
世强代理的 Melexis 电流传感器 MLX91210 应用在伺服系统中的要点,有以下几点,灵敏度、应用电路及 RC 电路匹配等。


MLX91210 的灵敏度有 80、40、32mV/A 三个选择,测量的电流分别为±25A、±50A、±62.5A。MLX91210 灵敏度与竞争对手产品的灵敏度没有完全相同的,如果是作为替代产品,需要考虑灵敏率,在软件算法中,换算电流时需要设置相应的灵敏度倍数,电流传感器 MLX91210 用三种应用电路分别如下图 1、图 2、图 3 所示。C1 电容推荐 100nF,C1 的作用是增强 EMC、ESD 性能;C2 电容推荐大小为 10nF,C2 作为去耦电容增强 EMC 及 ESD 性能,同样必不可少。

 

 图 1:MLX91210 下拉诊断推荐电路

图 2:MLX91210 上拉诊断推荐电路

图 3:MLX91210 带 RC 滤波推荐电路

 

伺服系统对信号的纹波要求较高,在伺服系统中,我们推荐图 3 所示的应用电路进行设计。用户对纹波的要求不同,需要匹配合适的 RC 电路,来满足纹波要求,同时需要考虑用户对带宽的要求。

 

实例分析
世强市场经理余彪介绍,做伺服驱动器客户很多,有的客户原系统电流检测用其他品牌的电流传感器,现在直接替换上我们的电流传感器 MLX91210 过程中,遇到了一个问题,就是客户的伺服系统上电启动时,系统会出现错误报警,上电启动瞬间系统没有通过自检。首先我们排除灵敏度、基本原理图不匹配等因素,然后检测了电流传感器的纹波,发现相对客户理想的纹波电流传感器的纹波偏大。如图 4 所示,黄色曲线是客户设计电路中电流传感器 MLX91210 的输出纹波,蓝色曲线是系统要求的电流传感器输出纹波。电流传感器的输出纹波,还达不到理想的输出波形。

 

图 4:电流传感器的输出纹波及理想纹波

 

电流传感器的输出纹波过大,通过检查发现,是因为客户的后端电路 RC 取值不匹配引起的纹波过大,客户的 RC 电路如图 5 所示。

 

图 5:伺服系统后端的滤波电路

 

通过修改电容 C 的值,把 220pF 增大到 1nF 时,信号纹波已基本达到理想的纹波要求,系统上电能通过自检,运用稳定可靠。伺服驱动器检测电流信号对带宽的要求是,带宽需要 5K 以上,系统不同要求也不一样。修改 RC 电路后,带宽大约能做到 16K 左右,带宽也满足伺服系统要求。

 

总结:
电流传感器 MLX91210,设计电路简单,强电端 0.8mΩ低等效电阻,支持直流到 100KHz 带宽,5us 响应时间,拥有±0.5%的线性度,性能完全满足伺服控制系统应用要求。欢迎拨打世强服务热线电话 40088-73266 订购。