CN216672886U - 一种基于ad2s1205的旋变解码*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于AD2S1205的旋变解码***，涉及旋变解码技术领域，旋转变压器、励磁电路、调理电路、信号驱动电路和单片机和电源电路，所述旋转变压器依次经过调理电路、信号驱动电路连接单片机，所述信号驱动电路经过励磁电路连接旋转变压器，所述电源电路分别与旋转变压器、励磁电路、调理电路、信号驱动电路和单片机连接，用于提供所需电能；所述电源电路包含供电电路和供电转换电路；其利用磁阻式旋转变压器获取永磁同步电机的转子位置信息和转速信息，励磁电路需考虑AD2S1205对励磁绕组的驱动强度，并且兼顾正弦激励信号的增益大小，同时还必须对驱动芯片输出信号进行一定的滤波除噪处理。

Description

一种基于AD2S1205的旋变解码***

技术领域

本实用新型涉及混合型变换器电路技术领域，尤其涉及一种基于AD2S1205的旋变解码***。

背景技术

永磁同步电机是一种反电动势为正弦波的直流无刷电机，多被应用到控制精度要求较高的场合。该类型电机没有电刷，避免了有刷电机维护周期短、故障率高和电磁干扰等缺陷。但是，为实现正常换向和转速控制，永磁同步电机需要转子位置传感器获取电机转子的位置信息和转速信息。

常用转子的位置传感器有光电编码器、霍尔型位置传感器和旋转变压器3种。其中，旋转变压器有着抗震性强、精度高、耐高温、耐湿度和寿命长等优点，适用于汽车等工作环境差的场所。但是，旋转变压器输出的是模拟信号，主控芯片不能直接读取转子位置信息，需设计解码电路将模拟信号转换为数字信号。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供一种基于AD2S1205的旋变解码***，其利用磁阻式旋转变压器获取永磁同步电机的转子位置信息和转速信息，励磁电路需考虑AD2S1205对励磁绕组的驱动强度，并且兼顾正弦激励信号的增益大小，同时还必须对驱动芯片输出信号进行一定的滤波除噪处理。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于AD2S1205的旋变解码***，包含旋转变压器、励磁电路、调理电路、信号驱动电路和单片机和电源电路，所述旋转变压器依次经过调理电路、信号驱动电路连接单片机，所述信号驱动电路经过励磁电路连接旋转变压器，所述电源电路分别与旋转变压器、励磁电路、调理电路、信号驱动电路和单片机连接，用于提供所需电能；所述电源电路包含供电电路和供电转换电路，所述供电电路通过供电转换电路分别与旋转变压器、励磁电路、调理电路、信号驱动电路和单片机连接，所述供电转换电路包含DC12V电压输入端、第一二极管、第一电容、第二电容、LM2576S-5.0电源芯片、第二二极管、第一电感、第三电容、第一电压输出端、第一电压输入端、第四电容、TPS7A7001电源芯片、第一电阻、第二电阻、第五电容和第二电压输出端；所述DC12V电压输入端分别连接第一二极管的负极、第一电容的一端、第二电容的一端和LM2576S-5.0电源芯片的VIN端，第一二极管的另一端分别与第一电容的另一端、第二电容的另一端、LM2576S-5.0电源芯片的EN端、LM2576S-5.0电源芯片的GND端、第二二极管的正极、第三电容的一端连接并接地；所述第二二极管的负极分别连接LM2576S-5.0电源芯片的VOUT端和第一电感的一端，第一电感的另一端分别与第三电容的另一端、LM2576S-5.0电源芯片的FB端、5V输出端连接；所述5V输入端分别与第四电容的一端、TPS7A7001电源芯片的EN端和TPS7A7001电源芯片的IN端，第四电容的另一端接地，TPS7A7001电源芯片的GND端与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端和TPS7A7001电源芯片的FB端，第二电阻的另一端分别与第五电容的一端、TPS7A7001电源芯片的OUT端、3.3V输出端，所述第五电容的另一端接地。

作为本实用新型一种基于AD2S1205的旋变解码***的进一步优选方案，所述励磁电路包含电容C1、电容C7、电容C8、电容C12、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R8、电阻R11、电阻R14、电阻R15、5V电压端、12V电压端、运算放大器U1、运算放大器U2、 EXC接口、接口、OUTEXC接口、接口；

5V电压端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接电阻R8的一端、电阻R2的一端、电容C7的一端、电阻R11的一端，电阻R8的另一端连接电容C7的另一端并接地，电阻R2的另一端连接运算放大器U1的引脚8，运算放大器U1的引脚1分别连接电容C1的一端和12V电压端，电容C1的另一端接地，运算放大器U1的引脚2分别连接接口、电阻R6的一端和电容C12的一端，电阻R6的另一端分别连接电阻R3的一端和运算放大器U1的引脚7，电阻R3的另一端连接接口，电容C12的另一端分别连接OUTEXC接口、电阻R15的一端和运算放大器U2的引脚16，电阻R11的另一端连接运算放大器U2的引脚9，运算放大器U2的引脚 10分别连接电阻R15的另一端和电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接EXC接口。

作为本实用新型一种基于AD2S1205的旋变解码***的进一步优选方案，所述信号驱动电路的芯片型号为AD2S1205。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型一种基于AD2S1205的旋变解码***，其利用磁阻式旋转变压器获取永磁同步电机的转子位置信息和转速信息，励磁电路需考虑AD2S1205对励磁绕组的驱动强度，并且兼顾正弦激励信号的增益大小，同时还必须对驱动芯片输出信号进行一定的滤波除噪处理； 2、本实用新型电源模块采用供电转换电路进行电源控制，其输出电压稳定，转换精度高。

附图说明

图1是本实用新型一种基于AD2S1205的旋变解码***的结构原理图；

图2是本实用新型供电转换电路的电路图；

图3是本实用新型励磁电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

磁阻式旋变主要由定子和转子构成，其中旋变定子绕有励磁输入绕组和两相输出绕组，旋变转子由特定形状的铁芯构成，与电机输出轴同轴连接，不绕线圈，定子和转子不直接接触。旋变工作时，励磁线圈通以固定频率的正弦电压，由于旋变转子的凸极效应，两相输出绕组的电压幅值随转子位置的变化而变化，并且两相输出绕组电压相位相差90°。通过旋变解码***解码两相输出绕组的电压，便可得到此时电机转子的位置信息。

为向旋变励磁绕组提供高频稳定的正弦波激励，并使旋变输出的正余弦信号满足解码芯片的输入需求，同时保证解码芯片输出到单片机的角位置/角速度信号有足够的驱动能力，设计了AD2S1205最小***的***电路。该***电路主要由励磁电路、信号调理电路和信号驱动电路构成。

具体如下：一种基于AD2S1205的旋变解码***，如图1所示，包含旋转变压器、励磁电路、调理电路、信号驱动电路和单片机和电源电路，所述旋转变压器依次经过调理电路、信号驱动电路连接单片机，所述信号驱动电路经过励磁电路连接旋转变压器，所述电源电路分别与旋转变压器、励磁电路、调理电路、信号驱动电路和单片机连接，用于提供所需电能；所述电源电路包含供电电路和供电转换电路，所述供电电路通过供电转换电路分别与旋转变压器、励磁电路、调理电路、信号驱动电路和单片机连接。

如图2所示，所述供电转换电路包含DC12V电压输入端、第一二极管、第一电容、第二电容、LM2576S-5.0电源芯片、第二二极管、第一电感、第三电容、第一电压输出端、第一电压输入端、第四电容、TPS7A7001电源芯片、第一电阻、第二电阻、第五电容和第二电压输出端；所述DC12V电压输入端分别连接第一二极管的负极、第一电容的一端、第二电容的一端和LM2576S-5.0电源芯片的VIN端，第一二极管的另一端分别与第一电容的另一端、第二电容的另一端、LM2576S-5.0电源芯片的EN端、LM2576S-5.0电源芯片的GND端、第二二极管的正极、第三电容的一端连接并接地；所述第二二极管的负极分别连接LM2576S-5.0电源芯片的VOUT端和第一电感的一端，第一电感的另一端分别与第三电容的另一端、 LM2576S-5.0电源芯片的FB端、5V输出端连接；所述5V输入端分别与第四电容的一端、 TPS7A7001电源芯片的EN端和TPS7A7001电源芯片的IN端，第四电容的另一端接地， TPS7A7001电源芯片的GND端与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端和TPS7A7001电源芯片的FB端，第二电阻的另一端分别与第五电容的一端、TPS7A7001 电源芯片的OUT端、3.3V输出端，所述第五电容的另一端接地

如图3所示，所述励磁电路包含电容C1、电容C7、电容C8、电容C12、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R8、电阻R11、电阻R14、电阻R15、5V电压端、12V电压端、运算放大器U1、运算放大器U2、EXC接口、接口、OUTEXC接口、接口；

5V电压端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接电阻R8的一端、电阻R2的一端、电容C7的一端、电阻R11的一端，电阻R8的另一端连接电容C7的另一端并接地，电阻R2的另一端连接运算放大器U1的引脚8，运算放大器U1的引脚1分别连接电容C1的一端和12V电压端，电容C1的另一端接地，运算放大器U1的引脚2分别连接接口、电阻R6的一端和电容C12的一端，电阻R6的另一端分别连接电阻R3的一端和运算放大器U1的引脚7，电阻R3的另一端连接接口，电容C12的另一端分别连接OUTEXC接口、电阻R15的一端和运算放大器U2的引脚16，电阻R11的另一端连接运算放大器U2的引脚9，运算放大器U2的引脚 10分别连接电阻R15的另一端和电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接EXC接口。

AD2S1205是一款分辨率为12位的专用旋变解码芯片，内部结构包括可编程正弦波发生器、TypeII跟踪环路、错误检测电路和数据接口4个单元，利用频率选择引脚(FS1和FS2引脚)，可以轻松地将激励频率设置为10kHz、12kHz、15kHz或20kHz，本设计中正弦波激励频率为10kHz。AD2S1205采用TypeII跟踪环路跟踪正余弦输入信号，并将正弦和余弦输入端的信息转换为输入角位置或角速度所对应的数字量，最大跟踪速率为1250rps。

励磁电路的设计需考虑AD2S1205对励磁绕组的驱动强度，并且兼顾正弦激励信号的增益大小，同时还必须对驱动芯片输出信号进行一定的滤波除噪处理。EXC与为AD2S1205励磁信号的输出引脚，励磁信号为中心电压为2.5V，峰值电压为3.6V的正弦波信号，两引脚将产生峰值电压为7.2V的差分信号。本设计中旋变变比为0.286，若励磁电路为单位增益，则旋变输出到解码芯片的正余弦信号峰值仅为2V，满足不了解码芯片的输入电压要求(输入端允许电压3.15V±27％)，因此选用双功率运算放大器TCA0372DM对励磁信号进行放大处理。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (3)

1.一种基于AD2S1205的旋变解码***，其特征在于：包含旋转变压器、励磁电路、调理电路、信号驱动电路和单片机和电源电路，所述旋转变压器依次经过调理电路、信号驱动电路连接单片机，所述信号驱动电路经过励磁电路连接旋转变压器，所述电源电路分别与旋转变压器、励磁电路、调理电路、信号驱动电路和单片机连接，用于提供所需电能；所述电源电路包含供电电路和供电转换电路，所述供电电路通过供电转换电路分别与旋转变压器、励磁电路、调理电路、信号驱动电路和单片机连接，所述供电电路包含DC12V电压输入端、第一二极管、第一电容、第二电容、LM2576S-5.0电源芯片、第二二极管、第一电感、第三电容、第一电压输出端、第一电压输入端、第四电容、TPS7A7001电源芯片、第一电阻、第二电阻、第五电容和第二电压输出端；所述DC12V电压输入端分别连接第一二极管的负极、第一电容的一端、第二电容的一端和LM2576S-5.0电源芯片的VIN端，第一二极管的另一端分别与第一电容的另一端、第二电容的另一端、LM2576S-5.0电源芯片的EN端、LM2576S-5.0电源芯片的GND端、第二二极管的正极、第三电容的一端连接并接地；所述第二二极管的负极分别连接LM2576S-5.0电源芯片的VOUT端和第一电感的一端，第一电感的另一端分别与第三电容的另一端、LM2576S-5.0电源芯片的FB端、5V输出端连接；所述5V输入端分别与第四电容的一端、TPS7A7001电源芯片的EN端和TPS7A7001电源芯片的IN端，第四电容的另一端接地，TPS7A7001电源芯片的GND端与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端和TPS7A7001电源芯片的FB端，第二电阻的另一端分别与第五电容的一端、TPS7A7001电源芯片的OUT端、3.3V输出端，所述第五电容的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的一种基于AD2S1205的旋变解码***，其特征在于：所述励磁电路包含电容C1、电容C7、电容C8、电容C12、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R8、电阻R11、电阻R14、电阻R15、5V电压端、12V电压端、运算放大器U1、运算放大器U2、EXC接口、

接口、OUTEXC接口、

接口；

5V电压端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接电阻R8的一端、电阻R2的一端、电容C7的一端、电阻R11的一端，电阻R8的另一端连接电容C7的另一端并接地，电阻R2的另一端连接运算放大器U1的引脚8，运算放大器U1的引脚1分别连接电容C1的一端和12V电压端，电容C1的另一端接地，运算放大器U1的引脚2分别连接

接口、电阻R6的一端和电容C12的一端，电阻R6的另一端分别连接电阻R3的一端和运算放大器U1的引脚7，电阻R3的另一端连接

接口，电容C12的另一端分别连接OUTEXC接口、电阻R15 的一端和运算放大器U2的引脚16，电阻R11的另一端连接运算放大器U2的引脚9，运算放大器U2的引脚10分别连接电阻R15的另一端和电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接EXC接口。

3.根据权利要求2所述的一种基于AD2S1205的旋变解码***，其特征在于：所述信号驱动电路的芯片型号为AD2S1205。

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