0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

电机驱动应用中旋变接口分立方案拓扑

电子设计 来源:互联网 作者:佚名 2018-03-09 09:12 次阅读

电机驱动应用中,通常需要位置、转速反馈环,如图1所示。该环节对系统性能的优劣起到关键性作用。现如今,市场上存在多种测量位置、转速的传感技术,能够满足用户对不同精度应用的需求。其中,旋转变压器是一种可靠的测量位置、转速传感器,广泛应用于工业驱动和新能源汽车。通过阅读本文,您可以了解到:什么是旋变,它是如何工作的,旋变的相关应用和目前市场上存在哪些方案。

图1 电机驱动系统的基本框图

1. 什么是旋转变压器?

旋转变压器(Resolver),简称旋变,是一种电磁式传感器,用来测量旋转物体的角位移和角速度。如图2所示,旋变由定子和转子组成,通常转子固定于电机转轴上,同步旋转。

图2 旋转变压器实物图

2. 旋变是如何工作的?

类比普通变压器原理,旋转变压器定子绕组作为变压器的原边,接受励磁电压。转子绕组作为变压器的副边,通过电磁耦合作用得到感应电压。转子绕组输出电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系,如图3所示。对输出信号进行模数转换,计算反正切值,即可得到转子当前的角位移,角位移对时间的微分即为转速。

图3 旋转变压器工作原理

此外,旋转变压器要想工作,还少不了图 4 中的外围电路的帮助。

为了驱动旋变,需要升压芯片和励磁运放。升压芯片通常用来为励磁运放和旋变供电。 励磁运放用来产生正弦波输入信号。旋变需要利用该信号产生对应的正弦、余弦输出信号。

旋变的输出是模拟信号,需要模拟前端(AFE)对信号进行滤波、调整后,反馈给MCU进行角度的计算。旋变数字转换器(RDC)用来将正弦、余弦模拟信号转换成数字信号。输出端可以通过多种通信方式将位移、转速信息传递给MCU,如SPI、并行接口仿真编码器接口、模拟接口等。最后,系统在传感器和电子元件之间还需要多种保护和故障检测功能,如过流保护、过压保护、短路保护、过热保护等。

图 4 旋转变压器外部电路拓扑

3. 旋变有哪些典型应用呢?

由于其内部无电子元件,所以旋转变压器能够很好地适应高温、粉尘、高速(8000r/m以上)、高震动等工作环境。这也使旋变比其他传感器拥有更长的使用寿命。

旋变以上的特性使其成为工业、汽车应用中最理想的传感器之一,如图5所示。在工业应用中,旋变广泛应用于伺服控制系统(如电梯)、工业机器人、交流变频驱动、塑压系统、纺织系统、冶金系统等。在汽车应用中,旋变广泛应用于电动、混合动力汽车的牵引逆变器、暖通空调系统、起停发电机和助力转向系统等。

图5 旋转变压器的典型应用

4. 现有的旋变解决方案

目前,市场现有的旋变解决方案多为分立式,其拓扑如图6所示。该方案BOM成本高,占板面积大。同时,分立式设计需要更长的开发时间。尤其是新平台的开发,需要开发人员调试设计以适应不同型号的旋变传感器。

图6 现有旋变接口分立方案拓扑

图7 TI 旋变接口集成方案拓扑

为了简化设计,德州仪器 (Texas Instruments) 提供了 PGA411-Q1旋变接口芯片,如图7所示。PGA411-Q1集成励磁运放、升压DC-DC芯片、模拟前端 (AFE)、旋变数字转换器 (RDC) 和多种保护、故障诊断功能于一体。使用该芯片,系统即可简化为三部分:旋变传感器、PGA411-Q1和MCU。此外,该芯片可为应用提供以下优势:

简化系统:高度集成化降低了整套系统的BOM成本和PCB成本。

节省开发时间:缩短开发周期。工程师无需改变外部电路,只通过修改寄存器即可调整外部输出信号。其对不同平台、不同型号旋变具有兼容性。

符合SafeTI™ 标准,保证功能安全:协助系统通过功能安全标准,最高可满足ASIL D (ISO26262)。

5. PGA411+C2000 完整解决方案

PGA411-Q1 还可与C2000平台搭配使用,提供完整的 TI 解决方案。在 PGA411-Q1 的功能安全标准之外,C2000 Delphino 系列同时满足 ASIL-B 的安全标准。目前 PGA411-Q1 已具有丰富的开发工具和参考资料。 PGA411-Q1评估板可帮助您快速掌握 PGA411-Q1 的开发和使用。另外两款参考设计:TIDA-00363 针对工业应用,TIDA-00796 针对汽车应用。二者对于C2000 评估板LAUNCHXL-F28069M,均具有即插即用的兼容性,以上工具、资料可使开发更为简单、便捷。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 变压器
    +关注

    关注

    159

    文章

    7470

    浏览量

    135214
  • 新能源汽车
    +关注

    关注

    141

    文章

    10530

    浏览量

    99461
  • 电机驱动
    +关注

    关注

    60

    文章

    1216

    浏览量

    86743
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    AD2S1210只接单个时遇到的疑问求解

    解决方案来搭建,元器件参数基本没变,激励频率为10k,分辨率为16位,现在遇到以下问题,麻烦帮忙解答:以下是问题是在只接单个时出现的问题。 1.锁相问题,测试发现我们用的
    发表于 12-19 06:00

    为什么BLDC电机驱动方案是高速鼓风机的最佳选择?

    高速鼓风机电机驱动方案卓联微科技在科技日新月异的今天,高速鼓风机作为众多工业和家庭应用的关键设备,其性能的提升和效率的优化一直是行业关注的重点。在众多
    的头像 发表于 11-15 01:07 315次阅读
    为什么BLDC<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>驱动</b><b class='flag-5'>方案</b>是高速鼓风机的最佳选择?

    AD2S1205解码

    使用AD2S1205解码芯片与28335通讯,角度寄存器数据读取正常,速度寄存器高12位一直在全0和全1之间跳。 如图为电机静止状态,前半个波形角度信息正确,后半部分速度波形在全1全0跳
    发表于 11-14 17:13

    其利天下技术·无刷电机开环控制和闭环控制的区别·无刷电机驱动方案

    无刷电机驱动方案的开环控制和闭环控制是两种不同的控制策略,各有其原理和应用场景。作为无刷电机驱动
    的头像 发表于 10-16 10:30 521次阅读
    其利天下技术·无刷<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>中</b>开环控制和闭环控制的区别·无刷<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>驱动</b><b class='flag-5'>方案</b>

    电机一体化应用提供一种双通道集成电机驱动方案电机驱动芯片-SS6811H

    电机驱动芯片 - SS6811H为舞台灯光和其它电机一体化应用提供一种双通道集成电机驱动方案。S
    的头像 发表于 09-26 09:33 343次阅读
    为<b class='flag-5'>电机</b>一体化应用提供一种双通道集成<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>驱动</b><b class='flag-5'>方案</b>的<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>驱动</b>芯片-SS6811H

    BCM的开关检测:集成MSDI解决方案与半分立解决方案

    电子发烧友网站提供《BCM的开关检测:集成MSDI解决方案与半分立解决方案.pdf》资料免费下载
    发表于 09-20 09:08 0次下载
    BCM<b class='flag-5'>中</b>的开关检测:集成MSDI解决<b class='flag-5'>方案</b>与半<b class='flag-5'>分立</b>解决<b class='flag-5'>方案</b>

    电机驱动器的UCC23513光兼容隔离式栅极驱动实现分立式 DESAT

    电子发烧友网站提供《在电机驱动器的UCC23513光兼容隔离式栅极驱动实现分立式 DESAT.pdf》资料免费下载
    发表于 08-30 10:12 1次下载
    在<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>驱动</b>器的UCC23513光兼容隔离式栅极<b class='flag-5'>驱动</b>器<b class='flag-5'>中</b>实现<b class='flag-5'>分立</b>式 DESAT

    逆变器开机影响了编码器的激励该如何解决?

    编码器输出激励5Vrms10K正弦波,在逆不开机信号质量很好,逆一开机信号质量有毛刺,转速越高毛刺越大,这种该如何解决?
    发表于 07-13 12:39

    风力发电机驱动变频器技术规范

    电子发烧友网站提供《风力发电机驱动变频器技术规范.pdf》资料免费下载
    发表于 07-05 10:58 2次下载

    变位置不变的情况下,当使能SOTA功能与关闭SOTA功能时,APPDSADC采样得到的sin和cos两者值不一样,为什么?

    变位置不变的情况下,当使能SOTA功能与关闭SOTA功能时,APPDSADC采样得到的sin和cos两者值不一样,用示波器采的输入到MCU端的差分电压是一样的,难道是SOTA使
    发表于 05-17 08:13

    新能源汽车电机常见故障

    ,从而可以改变驱动电机的转速和转向(正转和反转)。当永磁同步电机在工作时,定子线圈产生的旋转磁场和转子同步转动,并且旋转磁场磁极和转子磁极会保持一定的夹角,而监测转子的位置和转速的就是
    的头像 发表于 04-23 08:38 2394次阅读
    新能源汽车<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>旋</b><b class='flag-5'>变</b>常见故障

    新能源汽车电机常见故障

    的标定在日常工作中有很多通俗的说法,比如说零位角标定、电机角标等等。虽然说法不同,但是内容及功能是一致的,就是要知道的零位与
    发表于 04-20 09:42 2260次阅读
    新能源汽车<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>旋</b><b class='flag-5'>变</b>常见故障

    无刷直流电机驱动单元

    控制。驱动方案-DRV11873直流无刷电机驱动芯片-支持5V直流无刷电机驱动-内置STM32核
    的头像 发表于 04-13 08:29 695次阅读
    无刷直流<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>驱动</b>单元

    驱动电机在电驱动系统的作用与构成

    驱动系统由驱动电机电机控制器和减速器三个部分组成(图1、图2)。在车辆行驶过程驱动
    发表于 01-22 10:41 3084次阅读
    <b class='flag-5'>驱动</b><b class='flag-5'>电机</b>在电<b class='flag-5'>驱动</b>系统<b class='flag-5'>中</b>的作用与构成

    信号能否使用高压差分探头测量?

    信号能否使用高压差分探头测量? 信号(也称为向变量、相位差等)是指随时间变化的相位角度。它在各种领域中都有广泛的应用,如电力系统、
    的头像 发表于 01-05 14:54 694次阅读