我需要用 MOSFET 驱动直流电机@24V、6A。如何使用微控制器感应电机正在汲取的电流?我必须知道电机何时停转。
如何感应电机的电流?
您将一个小的检测电阻器(对于所涉及的电压和电流通常小于 100m\$\Omega\$)与电机串联并测量电压降。有两种方法:高端和低端,具体取决于检测电阻的位置。
低压侧是最简单的,因为您要测量的电压降与接地直接相关,但它也会将电机电压的低压侧提升到地面以上几十毫伏,并不是每个人都喜欢这样。如果它不超过这几十 mV,那应该不是问题,您可以使用运算放大器在简单的非反相放大器配置中放大电压。一个 10m\$\Omega\$ 电阻会给您 60mV 的压降,这是可以接受的,同时足够高,可以正确测量。您不一定需要为此使用物理组件;1cm PCB 走线 0.5mm 宽具有 10m\$\Omega\$电阻。
确保选择RRIO(轨到轨 I/O)运算放大器。
对于高端测量,您必须使用差分放大器来测量电压降。为此有一些特殊的 IC,其中一些集成了分流电阻器,以实现最大精度。
但是您也可以使用运算放大器构建自己的差分放大器。如果您只想检测失速,您可能不需要 A/D 转换器,但可以使用简单的比较器。请务必使用电容器对测量电压进行滤波 。
一次(不是很彻底)搜索发现了 SiLabs Si8540高侧传感器,Mouser以 0.65 美元起售,第一批。
编辑
Zetex/Diodes ZXCT1009 与之相当,但只需要其 SOT23 封装的 3 个引脚。
进一步阅读:
凌力
尔特电流检测电路合集 (警告:严重的产品堵塞!) Maxim的电流检测放大器文档
合集
认为测量直流电流的唯一方法是使用分流电阻器的人可能会惊讶地发现存在多种电流检测技术。
霍尔效应传感器非常适合测量大的高端直流电流。有些有模拟输出,占用了微控制器上的一个模拟输入。其他的则有一个集成的内部 ADC,其数字引脚直接连接到您的微控制器。少数还具有集成的功率 FET 驱动器,并且足够智能,可以在测量过电流时无条件地关闭 FET。
在许多情况下,我真的不需要确切地知道电流是多少,我只是想在电机失速时防止东西永久损坏。它使系统的其余部分更容易使用“智能开关”,当电机停转时自动关闭。
Allegro霍尔效应传感器芯片看起来不错。IR智能电源开关看起来不错。
相关: 功率计应用的最佳分流电阻器? 和 高带宽电流测量
由于电流、电压和电阻都是相关的(欧姆定律),您可以通过测量已知电阻上的电压降并计算它来测量电流:
\$I=\frac{V}{R}\$
将一个小的 (\$<0.1\Omega\$) 电阻与电机串联。微控制器可以使用 ADC 测量其上的电压降(您可能希望通过运算放大器对其进行放大)。
这是我自己想做一段时间的事情,我理解这个理论——只是还没有弄清楚如何测量电压差
正如 Andrew Kohlsmith 纠正我的那样,编辑如下:
对于直流,检测电流的唯一方法是通过分流电阻器。这个方法是由欧姆定律推导出来的:
\$I=\dfrac{V}{R}\$
其中“I”代表电流,是 µC 解决的唯一变量。同样,“V”代表电压,将由 µC 内部的 ADC(模数转换器)测量。最后,“R”代表计算 ecuation时必须知道的电阻器。
分流电阻有两种设计方法:
使用与电机串联的电阻器。必须知道哪个值,并且您必须考虑耗散的功率。例如:如果您使用 \$1\Omega\$ 的电阻器,并且想要感应 6A 左右的电流,则该电阻器消耗的功率将为 36W。所以我建议你使用 \$10m\Omega\$ 左右的值。
使用 PCB 中的电路板走线来制造分流电阻器。正如 [1] 所说,根据公式中的以下参数,您将获得一个电阻值:
\$R=\rho \times \dfrac{L}{t \times w}\times(1+Tc \times (T-25))\$
- 长度 (L)
- 厚度(吨)
- 宽度 (w)
- 电阻率 (ρ)。对于铜,\$\rho=1.7*10^{-6}\Omega\$-cm
- 温度 (T)
- Tc = 3.9 \$10^-3\Omega/\Omega/C\$ (我不知道它代表什么,想法?)。
有的,省略了温度乘积部分[2]。您可以使用许多网络来生成 PCB 走线的近似电阻,例如在 [3] 和 [4] 中。无论如何,我会用具有 \$m\Omega\$ 功能的万用表测量该值。如果您想了解更多信息,请查看 [5]。
另一方面,正如 Stevenvh 建议的那样,测量该电阻器电压的唯一方法是使用仪器放大器。
[1] AN894 - Microchip 的电机控制传感器反馈电路。
[2] AP144 - Polar Instruments 计算 PCB 走线电阻。
[3] EEWeb 的微量电阻计算器。
[4] CircuitCalculator.com 博客的PCB 热铜面积。
[5]构建电源 - Robert Kollman [TI] 的布局注意事项。