1.简介

在电源及电机控制中常用到过流保护功能，这需要对电流进行采样。同时，如果用单片机实现检测电流进行保护的话需要消耗大量CPU时间，因此我用硬件电路设计了一种带自锁功能的过流保护模块，这对于过流保护可以实现模块化，方便使用。该模块采用ACS712霍尔传感器采集电流，可将正负过流保护值可以分开来设定，将输出转为0-3.3V的电压，方便DSP采样，最后绘制了PCB，制作了出来。

2．电流采样电路的设计

2.1采样电路的比较

电流采样电路通常有“高（压）端电流采样”和“低（压）端电流采样”和“霍尔传感器采样”三种采样电路，如下图所示，给出高端和低端两种采样电流形式。

图2-1 低端电流采样

图2-2 高端电流采样

（ 1 ）高端电流检测具有如下特点：

优点：可以检测区分负载是否短路、无地电平干扰

缺点：共模电压高，使用非专用分立器件设计较复杂、成本高、面积大

（2）低端电流检测具有如下特点：

优点：共模电压低，可以使用低成本的普通运算放大器

缺点：检测电流电阻的引入地电平干扰，电流越大地电位干扰越明显，有时至会影响负载

（3）霍尔传感器采样具有如下特点：

优点：对采样信号进行隔离，适合大功率场合

缺点：易受到电磁干扰的作用

本设计考虑到通用型，同时整个系统电流采样保护都与控制部分隔离的情况，采用霍尔电流传感器ACS712进行电流采样。

3．转换为0-3v输出信号调理电路的设计

ACS712采用单电源5V供电，输出具有很好的线性度，如下图所示。

图3-1 ACS712输出电压与检测的电流关系

可以看出，当检测电流为0A时，输出2.5V，当电流为 5A时输出电压3.5V，当电流为-5V时输出为1.5V，具有很高的线性度。但是通常DSP的AD采样量程时0-3.3V的，这就需要运行进行调理，转换为0-3.3V之间的电压。注意，由于运放是单电源5V供电，因此需要用轨对轨运放，如LMV358。

由于ACS712输出带载能力有限，通常采用一级电压跟随提高带载能力。之后在后级先用电阻分压，再送入同相比较端，同相放大一倍。分压电阻R2、R3需要先将0-5V的电压分为0-1.5V的电压，因此电阻比为3：7。在后级同相比例放大两倍即为0-3V之间的电压值。电路如下图所示：