用于工业设备的微型功率模块

无论是暖通空调阀门、工厂设备还是医疗设备，这些系统都依赖于执行器和电机来实现运动。我们可以可视化简单的运动，其中电机只是旋转，而车轴可以运动。你有没有想过如何控制电机以实现不同的速度和位置，无论是圆形、直线还是笛卡尔？这就是称为编码器和旋转变压器的微型电子设备发挥作用的地方，以帮助控制速度和位置。它们安装在电机轴内部或非常靠近电机轴，有时也称为旋转位置传感器、运动反馈传感器和换能器传感器。

旋转变压器和编码器

让我们在不涉及太多细节的情况下获得一些技术。虽然在功能上非常相似并且在某种程度上可以互换使用，但编码器和旋转变压器是不同的。编码器具有更高的分辨率和更高的速度;旋转变压器往往在恶劣环境中提供更高的精度和可靠的操作。

旋转变压器：将位置和速度转换为电信号

旋转变压器用于有刷和无刷电机，有助于测量电机的旋转度。在基本层面上，旋转变压器就像一个旋转的微型变压器！实际上，它被称为旋转变压器，因为它的两个次级绕组是固定的，称为定子，而初级绕组位于电动机的轴上，称为转子。次级器件的峰值电压将随着旋转变压器轴的旋转而变化，从而提供旋转度的电气测量。当次级绕组正交安装时，输出信号异相产生90度。一个输出称为正弦，另一个输出称为余弦。旋变数字转换器（RDC）使用这些正弦和余弦信号解码电机的角位置和旋转速度，并将其馈送到微控制器。旋转变压器磁性元件和电子元件集成到同一外壳中，可提供更快的性能。然而， 这给PCB面积和恶劣的热环境带来了压力.

增量编码器：确定方向

与旋转变压器一样，增量编码器产生两个输出信号，这些信号由磁盘上均匀蚀刻的分割产生。在光学编码器中，圆盘的一侧是光源，而圆盘的另一侧提供两个光检测器。一个检波器的输出标记为通道A，另一个检波器的输出标记为通道B——两个输出都馈送到微控制器。圆盘安装在电机轴上，而光源和探测器是静止的。当圆盘随电机旋转时，探测器会记录每次分区中断光路的时间。刻在磁盘上的分度数等于编码器行数。两个探测器的位置有助于感知从暗到亮的变化，每个跃迁计数有助于测量轴的独特角位置。两个探测器的相对位置有助于确定方向。熄灭到熄灭的灯指示一个方向，而熄灭的灯感应到另一个方向。

旋转变压器和编码器有助于在工厂车间实现运动部件的精确和可重复位置，从而帮助以高吞吐量、低成本和广泛的灵活性制造产品。它们可以精确地解析和编码电机轴、其他旋转轴或电机和机器的笛卡尔/直线运动的位置。

如今，随着智能程度的提高和操作员对双向控制的需求，编码器和旋转变压器甚至通过基于RS-485或以太网等标准的通信协议与系统控制器（PLC）和HMI面板联网。

一切都与空间有关

在典型的电机编码器或旋转变压器中，具有环形和小型40mm2PCB面积或更小 对于电子产品，在处理RDC、微控制器、接口和网络连接后，几乎没有任何空间用于稳压器。但在 100Vin 时负载电流超过 300mA-24mA 且电机外壳温度容易超过 100或C、用户不能再使用线性稳压器。怎么办？即使开关稳压器IC很小，每个IC也附带一包零件：电感器、补偿电阻器和电容器，以及一堆其他分立器件，以使其工作。市场上许多稳压器超过整个 40 mm2!业界领先的客户正在使用Maxim的Himalaya uSLIC功率模块，该模块尺寸仅为3mmx2.6mm，具有完全集成的元件，以保持整个电源解决方案的小巧。你是？如果没有，是时候重新考虑您的优势了。

图 3：喜马拉雅 uSLIC 电源模块采用微型封装，可接受 4.0V 至 42V 的宽输入电压。

审核编辑：郭婷