东莞环球马达有限公司

过流保护电路是无刷直流控制系统的重要环节，也是呼吸机稳定运行的重要保障。过流保护电路首先对马达母线电流进行采样，然后对采样数据进行信号调理，再将调理过后的信号输入到过流故障保护电路。本文设计了三种过流保护，分别是瞬时过流保护电路、软件平均电流保护电路和硬件平均电流保护电路。

1、电流采样及信号调理电路设计

常用的东莞环球马达母线电流采样方式有采样电阻法和霍尔电流互感器法两种。在采样电流精度要求不高的场合下，釆样电阻法有着结构简单和成本低的优势。采样电阻法是在三相全桥电路下桥臂的COM端接一个高精度电阻，将电流信号转换成电压信号，通过检测采样电阻的电压值就可以计算出此时三相全桥电路的电流，即马达母线电流。在本电路设计中，选用了阻值为0.10、精度为1%的电阻作为电流采样电阻。电流采样及信号调理电路的硬件设计如图1所示。

在图1的电路中，采样电阻的电压K通过信号调理电路放大到1〜1.5V之间，输入微控制器的AD釆用单元。釆样信号上叠加了高频干信号，特别是由马达换相引起的瞬时尖峰信号，因此在采样信号调理电路设计了低通滤波器，用于吸收采样电阻的高频干扰信号，减小输入信号的高频波动。同时在运算放大器的反馈环节上设计了积分电容，减小高频增益，稳定直流分量，降低高频干扰信号对输出信号的影响。

2、电流保护电路设计

本控制系统设计了三种电流保护电路，分别是软件平均电流保护电路、硬件电流保护电路和瞬时电流保护电路。

(1)软件平均电流保护电路

微控制器的AD单元对信号调理电路的模拟输出信号进行周期性的采样，转换为数字信号并计算马达母线电流，软件程序通过滑动窗口的方式计算东莞马达母线平均电流，对母线的平均电流做窗口限制，并进行故障处理。

(2)硬件电流保护电路

硬件电流保护是通过信号调理电路和过流故障保护电路来实现的，信号调理电路输出的模拟电压输入到过流故障保护电路，并在过流时做故障处理。过流故障保护电路的原理图如图2所示。

在过流故障保护电路的设计中，比较器输出端幵漏，其同相输入端为信号调理电路的输出值，反相输入端为限流电压。D触发器Q端的输出信号用于控制马达VEE开关电路的使能与失能。当环球马达运行出现故障导致马达电流大于限定值时，限流比较器输出高电平，在电平的上升沿，D触发器的Q端输出高电平，Q输出低电平并保持锁定。M_PTR_OUT控制马达VEE开关电路关闭。

通过调节信号处理电路的滤波电容和积分电容，滤除高频波动信号，稳定直流分量，提升硬件电流保护性能。

(3)瞬时电流保护电路

瞬时电路保护电路主要是在东莞环球马达运行中对全桥电路的瞬时电流进行监测，减小电路中的高能量尖峰对全桥MOS管的影响。当全桥电路中瞬时电流高于限定值时，保护电路将关闭6路PWM输出，并开启报警指示灯；当高压瞬时电流小于限定值时，将自动开启PWM驱动输出。瞬时电流保护电路如图3所示。

瞬时过流保护电路是通过STM32的BREAK功能来实现的，发生瞬时过流时，比较器输出反转置高电平，STM32的主输出使能位MOE被异步清除，关闭定时器的互补输出；当瞬时电流降低后，比较器输出低电平，BREAK刹车无效，主输出使能位MOE将在定时器的更新事件时自动置1，定时器的互补输出恢复。

如想了解更多关于东莞环球马达的信息，可关注网站：http://www.gdmotorcn.com  联系电话：0769-26266341  李先生

联系电话：0769-26266341/ 0769-22287019    联系手机：13827265823 / 13825759688

联系人：李先生                            联系QQ：2858083868/187252656

联系地址：东莞市麻涌镇麻涌大道新基路段2号