本實(shí)用新型涉及變壓器控制電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)處理電路。

背景技術(shù)：

作為角度位置傳感元件，常用的有這樣幾種：光學(xué)編碼器、磁性編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。由于制作和精度的緣故，磁性編碼器沒(méi)有其他兩種普及。光學(xué)編碼器的輸出信號(hào)是脈沖，由于是天然的數(shù)字量，數(shù)據(jù)處理比較方便，因而得到了很好的應(yīng)用。早期的旋轉(zhuǎn)變壓器，由于信號(hào)處理電路比較復(fù)雜，價(jià)格比較貴的原因，應(yīng)用受到了限制。因?yàn)樾D(zhuǎn)變壓器具有無(wú)可比擬的可靠性，以及具有足夠高的精度，在許多場(chǎng)合有著不可代替的地位，特別是在軍事以及航天、航空、航海等方面。

隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件集成化程度的提高，元器件的價(jià)格大大下降；另外，信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步，旋轉(zhuǎn)變壓器的信號(hào)處理電路變得簡(jiǎn)單、可靠，價(jià)格也大大下降。而且，又出現(xiàn)了軟件解碼的信號(hào)處理，使得信號(hào)處理問(wèn)題變得更加靈活、方便。這樣，旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用得到了更大的發(fā)展，其優(yōu)點(diǎn)得到了更大的體現(xiàn)。和光學(xué)編碼器相比，旋轉(zhuǎn)變壓器有這樣幾點(diǎn)明顯的優(yōu)點(diǎn)：①無(wú)可比擬的可靠性，非常好的抗惡劣環(huán)境條件的能力；②可以運(yùn)行在更高的轉(zhuǎn)速下。(在輸出12bit的信號(hào)下，允許電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可達(dá)60,000rpm。而光學(xué)編碼器，由于光電器件的頻響一般在200kHz以下，在12bit時(shí)，速度只能達(dá)到3,000rpm)；③方便的絕對(duì)值信號(hào)數(shù)據(jù)輸出。

旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用，近期發(fā)展很快。除了傳統(tǒng)的、要求可靠性高的軍用、航空航天領(lǐng)域之外，在工業(yè)、交通以及民用領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。特別應(yīng)該提出的是，這些年來(lái)，隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，隨著節(jié)能減排的要求越來(lái)越高，效率高、節(jié)能顯著的永磁交流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，越來(lái)越廣泛。而永磁交流電動(dòng)機(jī)的位置傳感器，原來(lái)是以光學(xué)編碼器居多，但這些年來(lái)，卻迅速地被旋轉(zhuǎn)變壓器代替。可以舉幾個(gè)明顯的例子，在家電中，不論是冰箱、空調(diào)、還是洗衣機(jī)，目前都是向變頻變速發(fā)展，采用的是正弦波控制的永磁交流電動(dòng)機(jī)。目前各國(guó)都在非常重視的電動(dòng)汽車中，電動(dòng)汽車中所用的位置、速度傳感器都是旋轉(zhuǎn)變壓器。例如，驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的位置傳感、電動(dòng)助力方向盤電機(jī)的位置速度傳感、燃?xì)忾y角度測(cè)量、真空室傳送器角度位置測(cè)量等等，都是采用旋轉(zhuǎn)變壓器。在應(yīng)用于塑壓系統(tǒng)、紡織系統(tǒng)、冶金系統(tǒng)以及其他領(lǐng)域里，所應(yīng)用的伺服系統(tǒng)中關(guān)鍵部件伺服電動(dòng)機(jī)上，也是用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置速度傳感器。旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。

然而，在電磁、溫度、震動(dòng)的嚴(yán)苛驅(qū)動(dòng)環(huán)境中能使電路長(zhǎng)期、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者并不是一件容易達(dá)到的事情，常用的雙運(yùn)放勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)在實(shí)際的應(yīng)用中不同的工況下運(yùn)行波形失真時(shí)有發(fā)生，cos、sin信號(hào)電平窗口漂移使檢出數(shù)據(jù)精度下降，嚴(yán)重時(shí)造成系統(tǒng)誤動(dòng)作而發(fā)生事故，尤其對(duì)于新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用，其表現(xiàn)后果更是不容忽視，本模塊電路采用AD2S1210BSTE旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器、雙運(yùn)放加分立勵(lì)磁信號(hào)驅(qū)動(dòng)、標(biāo)定的勵(lì)磁電壓?jiǎn)为?dú)變換、隔離電源供給、隔離信號(hào)傳輸?shù)却胧┠K化設(shè)計(jì)，經(jīng)實(shí)際長(zhǎng)時(shí)間復(fù)雜工況下的穩(wěn)定運(yùn)行表明是一種成功的電路設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的旨在至少解決所述的技術(shù)缺陷之一。

為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)處理電路，利用其雙運(yùn)放加分立器件的勵(lì)磁信號(hào)驅(qū)動(dòng)以解決勵(lì)磁信號(hào)失真；采用勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電源單獨(dú)變換以最佳適應(yīng)不同變比的旋轉(zhuǎn)變壓器電平檢出窗口；采用AD2S1210BSTE集成旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器以解決批次產(chǎn)品的一致性及溫度、老化等性能漂移；采用磁隔離高速實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸集成器件以解決單元電路間互相干擾及數(shù)據(jù)的高速可靠傳輸。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型一方面的實(shí)施例提供一種旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)處理電路，包括載波激勵(lì)電源模塊、載波線圈激勵(lì)模塊、旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊、隔離信號(hào)接口電路模塊，旋轉(zhuǎn)變壓器模塊；所述旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊分別連接載波線圈激勵(lì)模塊、旋轉(zhuǎn)變壓器模塊、隔離信號(hào)接口電路模塊；所述載波線圈激勵(lì)模塊連接載波激勵(lì)電源模塊；

所述載波線圈激勵(lì)模塊包括一級(jí)放大單元、互補(bǔ)推挽單元；所述一級(jí)放大單元包括第一放大器、第二放大器；所述第一放大器和第二放大器的正相輸入端均連接基準(zhǔn)電壓；負(fù)相輸入端分別連接旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊發(fā)送的正相正弦旋變勵(lì)磁信號(hào)和負(fù)相正弦旋變勵(lì)磁信號(hào)；所述互補(bǔ)推挽單元分別連接第一放大器的輸出端和第二放大器的輸出端；所述互補(bǔ)推挽單元包括兩個(gè)極性相反的三極管。

優(yōu)選的，所述互補(bǔ)推挽單元包括NPN型三極管和PNP型三極管；還包括與所述NPN型三極管基極相連接的第二二極管和與PNP型三極管的基極相連接的第一二極管；所述第一二極管的陰極和第二二極管陽(yáng)極共同連接第一放大器的輸出端。

優(yōu)選的，所述載波激勵(lì)電源模塊連接DC/DC隔離電源。

優(yōu)選的，所述隔離信號(hào)電路模塊通過(guò)脈沖通道連接光電編碼器。

優(yōu)選的，所述旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊包括主控芯片、時(shí)鐘電路、通信接口電路；所述主控芯片選用芯片型號(hào)為AD2S1210BSTE；所述主控芯片的第一時(shí)鐘管腳連接晶振的一端；所述晶振的另一端連接第二時(shí)鐘管腳；所述晶振兩端還分別連接第一電容的一端、第二電容的一端；所述第一電容的另一端、第二電容的另一端分別接地。

優(yōu)選的，所述的晶振為集成的有源晶振。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的提供的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)處理電路相比于現(xiàn)有技術(shù)至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、通過(guò)載波線圈激勵(lì)模塊中雙運(yùn)放互補(bǔ)預(yù)驅(qū)動(dòng)加互補(bǔ)推挽分立晶體管電流驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)良好的感性負(fù)載正弦信號(hào)保真，利用其雙運(yùn)放加分立器件的勵(lì)磁信號(hào)驅(qū)動(dòng)以解決勵(lì)磁信號(hào)失真；

2、采用勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電源單獨(dú)變換以最佳適應(yīng)不同變比的旋轉(zhuǎn)變壓器電平檢出窗口；

3、采用AD2S1210BSTE集成旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器以解決批次產(chǎn)品的一致性及溫度、老化等性能漂移；采用磁隔離高速實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸集成器件以解決單元電路間互相干擾及數(shù)據(jù)的高速可靠傳輸。

本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)處理電路的連接結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的載波線圈激勵(lì)模塊的電路原理圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的旋變數(shù)字變換器模塊得電路原理圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的隔離信號(hào)接口電路模塊電路原理圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的載波激勵(lì)電源模塊電路原理圖。

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)處理電路的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的提供的一種旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)處理電路，包括載波激勵(lì)電源模塊1、載波線圈激勵(lì)模塊2、旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊3、隔離信號(hào)接口電路模塊4，旋轉(zhuǎn)變壓器模塊5；旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊3分別連接載波線圈激勵(lì)模塊2、旋轉(zhuǎn)變壓器模塊5、隔離信號(hào)接口電路模塊4；載波線圈激勵(lì)模塊2連接載波激勵(lì)電源模塊1。

如圖2所示，載波線圈激勵(lì)模塊2包括一級(jí)放大單元、互補(bǔ)推挽單元；一級(jí)放大單元包括第一放大器、第二放大器；第一放大器和第二放大器的正相輸入端均連接基準(zhǔn)電壓；負(fù)相輸入端分別連接旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊發(fā)送的正相正弦旋變勵(lì)磁信號(hào)和負(fù)相正弦旋變勵(lì)磁信號(hào)；互補(bǔ)推挽單元分別連接第一放大器的輸出端和第二放大器的輸出端；互補(bǔ)推挽單元包括兩個(gè)極性相反的三極管。

互補(bǔ)推挽單元包括NPN型三極管Q2和PNP型三極管Q1；還包括與NPN型三極管Q2基極相連接的第二二極管D2和與PNP型三極管Q1的基極相連接的第一二極管D1；第一二極管D1的陰極和第二二極管D2陽(yáng)極共同連接第一放大器的輸出端。

如圖3所示，旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊3包括主控芯片U5、時(shí)鐘電路、通信接口電路；主控芯片U5通過(guò)時(shí)鐘管腳連接時(shí)鐘電路，主控芯片U5選用芯片型號(hào)為AD2S1210BSTE；設(shè)有時(shí)鐘管腳XTAL和通信管腳SCLK/SDI/SDO等,通過(guò)通信管腳連接通信接口電路；主控芯片U5的第一時(shí)鐘管腳XTAL1連接晶振Y1的一端；晶振Y1的另一端連接第二時(shí)鐘管腳XTAL2；晶振Y1兩端還分別連接第一電容C1的一端、第二電容C2的一端；第一電容C1的另一端、第二電容C2的另一端分別接地。進(jìn)一步，晶振為集成的有源晶振。

如圖4所示，隔離信號(hào)接口電路模塊電路原理圖；隔離信號(hào)電路模塊4通過(guò)脈沖通道連接光電編碼器6。選取隔離信號(hào)接口芯片ADUM1410采用磁隔離高速實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸集成器件以解決單元電路間互相干擾及數(shù)據(jù)的高速可靠傳輸。

如圖5所示，載波激勵(lì)電源模塊電路；載波激勵(lì)電源模塊1連接DC/DC隔離電源7。采用勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電源單獨(dú)變換以最佳適應(yīng)不同變比的旋轉(zhuǎn)變壓器電平檢出窗口。

如圖6所示，本實(shí)用新型提供時(shí)，將旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)處理電路，通過(guò)PCB和各種電子期間焊接后制作成盒體；載波激勵(lì)電源模塊引出電源線；旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊3引出網(wǎng)線的接線端子，設(shè)置使用時(shí)，首先在墻面可以安裝插座的位置，將底盒安裝好，網(wǎng)線和電源線穿過(guò)底盒接在主控盒的接線端子上，如果有對(duì)門磁之類控制線路也必須安裝好，然后將主控制盒裝入底盒，鈕好螺絲，就可以使用了。

使用時(shí)，載波激勵(lì)電源模塊上電，旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊3進(jìn)行旋變和編碼器模式的選擇；此時(shí)內(nèi)部主控芯片U5本例中AD2S1210BSTE芯片和光電編碼器分別進(jìn)行初始化；主控芯片進(jìn)行工作模式選擇；根據(jù)設(shè)定選擇普通模式或者配置模式；根據(jù)選擇的工作模式，更新寄存器數(shù)據(jù)；同時(shí)通過(guò)A/B數(shù)據(jù)通道與編碼器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和轉(zhuǎn)換；主控芯片根據(jù)編碼器編碼和寄存器數(shù)據(jù)讀取旋轉(zhuǎn)變壓器的角速度和角位置；本實(shí)施例中選取YS52XFW9753旋轉(zhuǎn)變壓器作為傳感器；主控芯片判斷是否正確，如果正確則結(jié)束；如果不正確，調(diào)整寄存器數(shù)據(jù)進(jìn)行再次讀取。

主控芯片U5采用的是嵌入式模塊電路設(shè)計(jì)，這樣可以有效的降低了整體系統(tǒng)電路整體設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師能更有效的關(guān)注于系統(tǒng)整體流程設(shè)計(jì)，并且由于本新型中各個(gè)單元模塊的低關(guān)聯(lián)高可靠設(shè)計(jì)有效提高整體系統(tǒng)電路的健壯性。

在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。