一种电机霍尔信号提取电路的防干扰方法技术

本发明专利技术涉及一种电机霍尔信号提取电路的防干扰方法，其特征是：包括：电机

【技术实现步骤摘要】
一种电机霍尔信号提取电路的防干扰方法


[0001]本专利技术属于无刷直流电机（包括永磁同步电机），特别是关于一种数字差分变换在电机霍尔电路中的应用，它的位置传感器（霍尔传感器）输出信号与电机控制器之间的传输
、
变换
。

技术介绍

[0002]BLDC
（无刷直流电机）和
PMSM
（永磁同步电机）的有传感器控制是基于转子的位置信息来进行的
。
电机控制器根据转子位置信息，控制3相桥的相应高边和低边
MOS
管的开启或关断，控制电机三相绕组的电流的大小和流向，最终控制电机转动的快慢和方向，以实现电机的启动
、
停止
、
变向和变速控制等
。
如图1所示，转子位置信息通常采用3个按
60
°
或
120
°
间隔排列的霍尔传感器来获得
。
霍尔传感器通常采用单极霍尔传感器或双极锁存霍尔传感器，它们的输出通常采用
MOS
管
Open
‑
Drain
（漏极开路）的输出方式
。
在电机控制器侧通过上拉电阻至电源（
3.3、5V
或其它电压）即可得到转子的位置信息
。
在与3个霍尔传感器对应的转子位置上安装着
N、S
极交替
、
均匀分布的永磁铁；当转子上的永磁铁的
S
极接近霍尔传感器时，<br/>MOS
导通，通过上拉电阻输出状态为0；当转子上的永磁铁的
N
极接近霍尔传感器时
, MOS
截止，通过上拉电阻输出状态为1，通过这种方式，就得到了当前转子的位置信息
。
这种位置信息是单端的
、
数字式的
。
[0003]霍尔传感器的这种输出方式的优点是简单
、
工作电压范围宽（通常为
3.3V
～
24V
等），当电机和控制器距离较近时，这种接口方式是没有问题的，电机控制器可以正常工作
。
但当电机和控制器的电缆长度较长（大于
10
米）时，霍尔信号就很容易被干扰，造成信号失真，使电机控制器无法正常控制电机
。
究其原因是：（1）这种输出方式是单端的，信号
HallA
‑
S、HallB
‑
S、HallC
‑
S
容易受到干扰而失真；（2）回路电流很小
。
当输出
MOS
导通时，霍尔传感器输出状态为0，从控制器流入霍尔传感器的电流通常小于
5mA
；而当输出
MOS
截止时，霍尔传感器输出状态为1，电机控制器与霍尔传感器之间流过的电流几乎没有
。
通常电流信号的抗干扰能力比电压信号强，信号在传输过程中流出或流入的电流越小，使信号越容易受到干扰
。
总之，这种单端和小电流的信号，是造成霍尔信号容易被干扰的主要原因
。
[0004]还有一种
GaAs Hall Element
（霍尔元件）也常用来做位置传感器
。
它是一种线性模拟霍尔传感器，输出为差分模拟信号，信号幅度较小（通常小于
100mV
），它在送至
MCU
或电机控制芯片之前，需进行滤波
、
放大
、
比较
、
整形等处理，变为数字信号
。
这种霍尔元件虽然他的输出是差分信号，但由于传送的是模拟电压信号，而且回路中电流较小，所以抗干扰能力也较弱，在远距离场合也无法使用
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的是提供一种电机霍尔信号提取电路的防干扰方法，以克服现有技术中存在的单端和小电流的信号造成霍尔信号容易被干扰的问题
。
[0006]本专利技术的第二个目的是提供一种电机霍尔信号提取电路的防干扰方法，以克服现
有技术存在的在远距离场合无法使用的问题，具有可远距离传送（大于
10
米），并且具有简单实用的特点
。
[0007]本专利技术的技术方案是：涉及一种电机霍尔信号提取电路的防干扰方法，其特征是：包括：电机
、
单端转差分电路
、
差分还原电路
、
电机控制电路，单端转差分电路输入端与电机的霍尔传感器输出端电连接，单端转差分电路输出端通过差分还原电路和电机控制电路电连接，单端转差分电路将霍尔传感器输出的单端
、
小电流信号，变成数字差分信号；在电机控制电路端，将单端转差分电路的差分信号还原成
MCU
或电机控制芯片所需要的单端信号；在电机1的霍尔传感器电路中，霍尔磁铁随着电机转子一起转动，当
N
极靠近霍尔传感器
HB
时，它的漏极开路
MOS
管关断
;
在单端转差分电路中，
MOS
管经上拉第一电阻输出为1；当
S
极靠近霍尔传感器
HB
时，它的漏极开路
MOS
管导通，经上拉第一电阻输出为0；再经第二电阻输入至差分线路驱动器，再经第三电阻
、
第四电阻得到差分对信号
HallB
‑
DP
和
HallB
‑
DN
；第一电容用于滤除高频干扰，第一瞬态抑制器和第二瞬态抑制器用于防止浪涌损坏电路
。
[0008]所述的单端转差分电路包括对霍尔传感器漏极开路输出的上拉第一电阻
、
滤波电容浪涌的第一瞬态抑制器
、
第二电阻
、
差分线路驱动器
、
第二瞬态抑制器
、
第三电阻
、
第四电阻；在电机的霍尔传感器电路中，霍尔磁铁随着电机转子一起转动，当
N
极靠近霍尔传感器的
HB
时，霍尔传感器的漏极开路，
MOS
管关断；在单端转差分电路中，
MOS
管漏极经上拉第一电阻上拉，霍尔传感器源极接地，漏极输出为高电平；当
S
极靠近霍尔传感器的
HB
时，它的漏极和源极短路，
MOS
管导通，漏极输出低电平0；漏极再经电阻输入至差分线路驱动器，差分线路驱动器得到数字差分对信号
HallB
‑
DP
和
HallB
‑
DN
分别由第三电阻
、
第四电阻输出
。
[0009]所述的霍尔传感器的漏极地对有两路，一路是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电机霍尔信号提取电路的防干扰方法，其特征是：包括：电机
(1)、
单端转差分电路（2）
、
差分还原电路（3）
、
电机控制电路（4），单端转差分电路（2）输入端与电机（1）的霍尔传感器输出端电连接，单端转差分电路（2）输出端通过差分还原电路（3）和电机控制电路（4）电连接，单端转差分电路（2）将霍尔传感器输出的单端
、
小电流信号，变成数字差分信号；在电机控制电路端，将单端转差分电路（2）的差分信号还原成
MCU
或电机控制芯片所需要的单端信号；在电机（1）的霍尔传感器电路中，霍尔磁铁随着电机转子一起转动，当
N
极靠近霍尔传感器
HB
时，它的漏极开路
MOS
管关断
;
在单端转差分电路中，
MOS
管经上拉第一电阻（
11
）输出为1；当
S
极靠近霍尔传感器
HB
时，它的漏极开路
MOS
管导通，经上拉第一电阻（
11
）输出为0；再经第二电阻（
14
）输入至差分线路驱动器（
15
），再经第三电阻（
17
）
、
第四电阻（
18
）得到差分对信号
HallB
‑
DP
和
HallB
‑
DN
；第一电容（
12
）用于滤除高频干扰，第一瞬态抑制器（
13
）和第二瞬态抑制器（
16
）用于防止浪涌损坏电路
。2.
根据权利要求1所述的一种电机霍尔信号提取电路的防干扰方法，其特征是：所述的单端转差分电路（2）包括对霍尔传感器漏极开路输出的上拉第一电阻（
11
）
、
滤波电容（
12
）
、
防浪涌的第一瞬态抑制器（
13
）
、
第二电阻（
14
）
、
差分线路驱动器（
15
）
、
第二瞬态抑制器（
16
）
、
第三电阻（
17
）
、
第四电阻（
18
）；在电机（1）的霍尔传感器电路中，霍尔磁铁（5）随着电机转子（6）一起转动，当
N
极靠近霍尔传感器（7）的
HB
时，霍尔传感器（7）的漏极开路，
MOS
管关断；在单端转差分电路（2）中，
MOS
管漏极经上拉第一电阻（
11
）上拉，霍尔传感器源极接地，漏极输出为高电平；当
S
极靠近霍尔传感器（7）的
HB
时，它的漏极和源极短路，
MOS
管导通，漏极输出低电平0；漏极再经电阻（
14
）输入至差分线路驱动器（
15
），差分线路驱动器（
15
得到数字差分对信号
HallB
‑
DP
和
HallB
‑
DN
分别由第三电阻（
17
）
、
第四电阻（
18
）输出
。3.
根据权利要求2所述的一种电机霍尔信号提取电路的防干扰方法，其特征是：所述的霍尔传感器（7）的漏极地对有两路，一路是通过电容（
12
）到地，用于滤除高频干扰，另一路是通过瞬态抑制器（
13
）到地用于防止浪涌损坏电路
。4.
根据权利要求2所述的一种电机霍尔信号提取电路的防干扰方法，其特征是：数字差分对信号
HallB
‑
DP...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安福，蒋文斌，武阳，马振人，林双才，黄旭，
申请(专利权)人：通号西安轨道交通工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：