基于Microchip电感式位置传感器LX34050/LX34070的电机控制方案

原创于 2025-10-28 08:30:00 发布 · 963 阅读

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#方案 #大大通 #电机 #传感器 #PCB

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由于汽车、工业和商业应用需求的增加，对高精度位置传感器（如电感式位置传感器）的需求变得普遍。电感式位置传感器是霍尔效应传感器、光学编码器和磁性旋转变压器等基于磁铁的位置和速度传感器的理想替代品。它们具有更高的精度、抗杂散磁场能力，并且不需要磁铁作为目标。它们提供了设计灵活性，因为传感器没有与集成电路（IC）或电机集成。

电感式位置传感器可取代霍尔效应器件和磁性元件，具有更高精度、更强的抗噪声能力，且成本更低的优点。电感位置传感器可改进老旧技术，重量更轻、尺寸更小且成本更低。

电感传感器的工作原理：

• 无需使用磁性元件。相反，我们使用初级线圈来生成交流磁场

• 磁场耦合到两个次级线圈上产生电压

• 金属物体会干扰生成的磁场

• 次级线圈接收的电压与目标位置不同

• 位置由次级线圈电压的比率决定

电感式位置传感器的应用：

汽车应用：

换挡器、座椅位置、电机（电动发动机旋转变压器更换、转子位置）、动力刹车辅助、制动液液位、加速器和刹车踏板检测等。

医疗医用：

手术机器人、病人监护仪、钻机（电机控制）、超声波等。

工业应用：

线性位置编码器、工业旋转编码器、自动售货机、机器人控制

Microchip提供了两类产品，分别适用于低速执行器应用和高速电机控制检测。

其中适用于低速执行器检测的产品有：

LX3301A、LX34211、LX3302A、LX34311，输出接口多样化，既支持模拟输出，又支持PWM输出，其中LX3302A额外支持SENT和PSI5，LX34311额外支持SENT。

适用于高速电机控制检测的产品有：

LX34050和LX34070，二者均支持单端sin和cos输出，其中LX34070额外支持差分sin和cos输出。

本方案设计旨在强调LX34050/LX34070电感式位置传感器在为FOC驱动技术提供精确转子位置方面的使用。FOC适用于需要快速动态响应速度和扭矩变化的应用。LX34050达到ASIL-B汽车安全完整性级别，LX34070达到ASIL-C汽车安全完整性级别。使用的控制单元是Microchip Technology的16位DSC的dsPIC33CK，带有用于快速数学计算的DSP引擎和片上外围设备，如PWM、ADC、运算放大器，简化了实现并减少了整个系统组件。该解决方案可以有效地双向驱动电机。

完整的一套电感式位置传感器系统装置，包括金属片，和带有位置传感器的PCB板。针对于高速电机控制应用，金属片一般安装在电机转轴上，电感式位置传感器：LX34050/LX34070会给到发射线圈（初级线圈）激励信号，进而产生均匀的磁场，金属片会产生涡流，进而在接收线圈（次级线圈）产生对冲的磁场。电机运行过程中，电感式位置传感器通过接收线圈（次级线圈）的电压变化，输出sin、cos信号给到MCU，MCU的ADC先进行采样，做模数转换，然后通过sin和cos值进行反正切运算，便可得到对应的角度。

电感式位置传感器的PCB板部分，发射线圈和接收线圈需要Microchip原厂协助设计，根据实际的应用环境条件，给出最优的设计方案。