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霍尔传感器应用于无刷电机驱动控制

摘要：在无刷电机驱动控制中，利用霍尔元件检测转子位置，用其感应信号

传输位置或速度偏差电压控制系统，即利用霍尔元件的乘法函数产生与偏差成比

例的无刷电机转矩。如果在实际应用中正确使用霍尔集成传感器，可以大大简化

控制系统，使其性能更加稳定。

关键词：霍尔传感器；无刷电机；驱动控制

1霍尔元件用作无刷电机磁敏元件原理

1.1霍尔元件工程原理

霍尔元件是基于霍尔效应原理由半导体材料制成的。换句话说，当导体电位

置于磁场中，其电流方向与磁场方向一致时，载流导体的两个平行于电流和磁场

的表面之间会产生一个称为霍尔电位的电压，如图所示1磁场的大小等于激发强

度。

U=KBlcosθ

HH

图1霍尔元件基本测量电路

式中:KH单位灵敏度系数;

B为磁感应强度;

I激发通过霍尔元件的电流;

从上述方程可以看出，当环境温度和激励电流不变时，霍尔电位与磁场强度

成正比。因此，可以通过检测霍尔元件的输出电压来检测磁场的强度。

1.2霍尔元件用作无刷电机磁极位置检测

永磁钢通常用于无刷电机，交流或通过定子线圈的脉动电流。所述方法可以

省去电刷和换向器以产生旋转磁场。磁极与旋转永磁磁极钢之间的转矩角的旋转

磁场应保持在接近一半的范围内，这样才能产生良好的转矩。

因此，霍尔元件可以作为磁传感器来检测转子位置，信号用于激励定子线圈。

图1给出了无刷电机霍尔元件的磁极位置检测电路。霍尔元件H的输出电压随着

电机旋转时磁场的变化而变化。晶体管T和T2交替打开和关闭，从A端和B端

输出两个相反的信号。电极电阻可根据输出电压调节，霍尔元件H可为5F-MS-

07f。

2采用霍尔元件的无刷电机驱动电路

2.1霍尔元件感应信号的放大驱动

由霍尔元件产生的信号需要通过驱动和放大来激励定子线圈。图2显示了霍

尔元件的无刷电机驱动电路,工作原理:利用两个霍尔组件H连接的两相绕组换向

器电动机,电动机电动机绕组绕组的的和Lq和Ls和我有一个阶段的电角度180°的开关,

有一个90°阶段霍尔元件H和H2电角之间的关系。图2中的霍尔元件有两种功

能:一是检测转子位置，e是检测传输控制系统的位置或速度偏差电压。

由于永磁体转子的旋转，霍尔元件开关控制的电流依次在定子绕组中产生旋

转磁场。此时，流过绕组的电流与流过霍尔元件H的电流成正比。

霍尔元件的电流与马达转速偏差的扭矩成正比。由于电流与速度偏差成正比，

电机绕组L中的感应电压通过二极管D整流平滑，并与可变电位计的参考电压R

P

进行比较。霍尔元件采用恒流驱动方式，电流切换方便。

图2应用霍尔元件的无刷电机的驱动电路

在图2中，R用于调速，R用于电路平衡，热敏电阻R用于温度补偿。根据

P1P21

T、T、T和T的选择和结构(例如:达林顿结构等。)，可驱动相应功率的电机。

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2.2霍尔元件与无刷直流电机组成驱动电路

本文介绍1种三洋公司的LB1690与霍尔元件结合应用于直流无刷电机的驱

动控制。工作过程如图3所示，电源VCC经IC1芯片稳压后输出5V,一路经电容

C滤波后送LB1690,作为其工作电源;另一路经电阻R、R分压限流给霍尔元件供

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电。电机电流相位角度考虑,霍尔元件H、H、H用于检测转子位置。霍尔元件检

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测到的信号经电容C、C、C滤波,送到磁滞放大器，经信号处理后送逻辑运算器,