[实用新型]一种串联电阻法相电流检测电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及应用于电机驱动芯片中的串联电阻法相电流检测电路。

背景技术

现有步进电机驱动芯片中普遍采用斩波横流技术和细分步进驱动技术。斩波横流技术可以使电机的输出转矩增大，整个系统功耗减小，电源效率提高；细分步进技术可以极大的改善电机运行的平稳性，提高匀速性，减轻甚至消除震荡。

要实现上述技术，需要检测电机绕组相电流大小，在非移动设备应用中常采用串联电阻法检测，即将电机绕组和一个电阻串联，将相电流值转换成采样电阻的电压值，并将该电压值与参考电压相比较，使输出绕组相电流稳定在设定值上，实现相电流的闭环控制；而按照正余弦波的形式改变参考电压的值，就得到了按正余弦波变化的阶梯波形式的两相相电流，从而实现电机的细分步进驱动。串联电阻法稳定、精确度高且可以降低芯片整体成本。

传统的串联电阻法相电流检测电路如图1所示，数-模转换模块输入参考电压V_REF和控制数字信号CTL，参考电压V_REF在CTL信号控制下，降压得到数-模转换模块的输出值V_DAC，V_DAC作为输入信号接到比较器的一个输入端；比较器的另一个输入端接到SEN引脚上，同时SEN引脚串联检测电阻R_SEN接地，电机绕组L0上的电流通过H桥电路中的功率管、R_SEN流向地，因此SEN引脚上的电压值V_SEN与电机绕组L0电流成正比，比例系数为R_SEN的电阻值。

如图2所示，在t0时刻之前，V_SEN与绕组L0相电流I_L0按比例上升，在t0时刻，V_SEN达到V_DAC，此时比较器输出信号V_OUT变为高电平，使PWM控制电路产生一个固定时间的脉冲信号，该信号经逻辑及预驱动电路控制H桥电路，使绕组L0相电流进入固定时间的衰减模式（包括快衰减和慢衰减），电流值降低；同样地，在t1、t2时刻，绕组L0相电流经历固定时间的衰减，相电流I_L0波形如图2所示，围绕固定值I0上下波动，因为波动幅度很小，可以认为相电流稳定在I0。

如图3所示，当改变CTL信号使V_DAC值按照正余弦曲线变化时，相电流同样的按照正余弦曲线变化，这样即实现了细分驱动控制。

因为比较器存在随机失调误差，当V_DAC值很小的时，该失调误差将显著降低相电流控制精度；同时要得到按正余弦变化的V_DAC值，相邻两个V_DAC之间的台阶差值或很大或很小，数-模转换器内部电阻难以选择，且往往面积很大。

本领域技术人员致力于实现斩波横流控制和细分步进驱动控制的同时，降低比较器随机失调误差对相电流检测的精度影响，提高步进电机的相电流检测精度，从而提高步进电机的细分驱动控制精度。

发明内容

本实用新型的目的是提高电机，特别是步进电机的相电流检测精度，降低比较器随机失调误差对相电流检测的影响，同时优化相电流检测电路的结构。

本实用新型提供一种新型的串联电阻法相电流检测电路，通过非线性可变增益放大器对采样电压信号放大，并与固定参考电压相比较实现斩波横流控制；通过数字编码控制非线性可变增益放大器的增益，实现细分步进驱动。该结构电路结构简单，精确度高，同时可以降低后级比较器随机失调误差对电路精度的影响。

本实用新型提供的串联电阻法相电流检测电路，非线性可变增益放大器，采用由MOS管开关的电阻阵列，以改变电路放大倍数，实现可变增益。

本实用新型提供一种串联电阻法相电流检测电路，包括输入端V_BI、V_SEN、V_REF和输出端V_OUT，所述串联电阻法相电流检测电路包括多个P型MOS管MP0、MP2、MP2、MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8、MP9,电阻R₀、R₁、R₂,晶体管Q1、Q2和比较器，其中

P型MOS管MP0、MP2、MP2、MP3、MP4、MP5组成共源共栅电流镜；

P型MOS管MP0、MP2、MP4的栅极连接在一起，P型MOS管MP0、MP2、MP4的源极与电源VDD连接，P型MOS管MP0的栅极与P型MOS管MP1的漏极连接；