基于NPN三極管的無刷電機(jī)霍爾信號濾波電路設(shè)計(jì)

如圖1是無刷電機(jī)霍爾信號的濾波電路，為了保證波形質(zhì)量，簡單的阻容濾波并不能完全解決實(shí)際復(fù)雜的工作環(huán)境所帶來的波形異常，量產(chǎn)的無刷驅(qū)動模塊也有該電路。

為了保證濾波質(zhì)量，在RC濾波后面加一個NPN三極管，利用三極管自身的響應(yīng)速度達(dá)到高質(zhì)量濾波目的。

三極管響應(yīng)速度有個最小寬度要求，通常是幾十個納秒到幾百納秒，信號大于最小脈寬要求才能保證正常輸出而不失真。

圖1：無刷電機(jī)霍爾信號濾波

通常在做驅(qū)動的時候，會遇到霍爾信號或編碼器信號的處理，該信號是脈沖(方波)信號，在濾波之前的波形如圖1左邊所示，實(shí)際上毛刺會更多更雜。

毛刺寬度一般只有幾十個納秒，在RC濾波后面加上一個三極管后可根本濾除毛刺，讓輸出更干凈，質(zhì)量更高，如圖1右邊所示。

圖2、圖3、圖4是實(shí)測無刷電機(jī)霍爾信號濾波前后的波形對比，紅色波形代表霍爾信號濾波前的;藍(lán)色波形代表霍爾信號濾波后的。濾波前的毛刺異常恐怖。

圖2：濾波前后對比

圖3：濾波前后對比(放大)

圖4：濾波前后對比(再放大)

圖5是實(shí)測無刷電機(jī)霍爾信號經(jīng)過RC濾波后和三級管后濾波的波形對比，紅色波形代表霍爾信號經(jīng)過RC濾波后的，藍(lán)色波形代表霍爾信號經(jīng)過RC濾波再經(jīng)過三極管濾波后的;

注：兩個波形沒有反相，是因?yàn)樯厦婺莻€紅色波形一直在左右晃動，隨機(jī)抓取的。

圖5：RC濾波和三級管濾波對比

要點(diǎn)：

①該類信號屬于OC輸出，所以需要加上拉電阻(R4);

②阻容濾波(R2、C1)是低通濾波，信號頻率應(yīng)低于fc=1/2πRC;

③三極管導(dǎo)通時必須工作在飽和狀態(tài)，通?；鶚O電流Ib>1mA能保證三極管工作在飽和狀態(tài);

④三極管輸出波形與輸入波形反相，這點(diǎn)在程序里可以做取反處理。

審核編輯：湯梓紅