CN110994990A - 一种适用多规格旋转变压器的驱动及检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用多规格旋转变压器的驱动及检测电路，包括FPGA、DSP和分立式旋转变压器激励驱动电路、模拟量放大电路和旋转变压器，所述FPGA输出两路前端激励信号EXC_PWM+、EXC_PWM‑连接到分立式旋转变压器激励驱动电路，分立式旋转变压器激励驱动电路输出激励信号EXC、0V到旋转变压器，本发明的有益效果是：1、在产品设计中FPGA和DSP固有的条件下，用分立式的旋转变压器激励和模拟量放大电路替换了专用的旋变解码集成芯片，完成了一定的经济成本控制，且规避了专用芯片不可替代或断货风险，降低了可采购性。2、因不再依赖专用的旋变解码集成芯片，很大程度上提高了应用本电路的伺服驱动器，变频器对多规格化的旋转变压器的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及电气领域，具体是一种适用多规格旋转变压器的驱动及检测电路。
背景技术
旋转变压器是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成。其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，励磁频率通常用400、3000及5000HZ等。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。
市面上的旋转变压器的激励电压为7V，变压比多为0.5，但在某些应用中也有激励电压为4V，变压比为0.285，0.2,0.1等的旋转变压器，传统的专用旋转变压器集成解码芯片因不可编程，它的激励以及模拟量接收信号往往在外部电路参数确定后是固定的值超出或低于其阈值都会报错，所以并不能兼容多种变压比的旋转变压器，本设计正是为应对市场上旋转变压器应用的多样化而产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用多规格旋转变压器的驱动及检测电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种适用多规格旋转变压器的驱动及检测电路，包括FPGA、DSP和分立式旋转变压器激励驱动电路、模拟量放大电路和旋转变压器，所述FPGA输出两路前端激励信号EXC_PWM+、EXC_PWM-连接到分立式旋转变压器激励驱动电路，分立式旋转变压器激励驱动电路输出激励信号EXC、0V到旋转变压器，同时旋转变压器反馈两组模拟量信号SINLO、SIN和COSLO、COS到模拟量放大电路，DSP与FPGA通过并行总线通讯指示FPGA应当产生多大的前端激励信号，同时接受分立式旋转变压器激励驱动电路已经放大后的模拟量信号OSIN、OCOS进行解码。
作为本发明的进一步方案：所述分立式旋转变压器激励驱动电路包括电阻R398、电阻R394、电阻410、电阻R405、运放U42A、运放U42B、运放U41A、三极管Q18和三极管Q21，电阻R398的一端连接电阻R399和FPGA输出的前端激励信号EXC_PWM+，电阻R398的另一端通过电阻R394连接电容C321和运放U42A的正相输入端，U42A的反相输入端连接电阻R403和电阻R401、电阻R401的另一端连接电阻R391、电容C325和运放U42A的输出端，电阻R410的一端连接电阻R409和FPGA输出的前端激励信号EXC_PWM-，电阻R410的另一端通过电阻R405连接电容C378和运放U42B的正相输入端，U42B的反相输入端连接电阻R411和电阻R407、电阻R407的另一端连接电阻R397、电容C327和运放U42B的输出端，电阻R391的另一端连接功放U41A的反向输入端、电阻R402和电容C329，电阻R397的另一端连接功放U41A的正向输入端、电阻R400和电容C379，运放U41A的输出端连接二极管D48的阴极，二极管D48的阳极通过电阻R523连接电阻R395和三极管Q18的基极，三极管Q18的发射极通过电阻R404连接二极管D53、激励信号EXC、电阻R402的另一端、电容C329的另一端和电阻R406，电阻R406的另一端连接三极管Q21的发射极，三极管Q21的集电极连接电阻R396，电阻R396的另一端连接电阻R524，二极管D53的另一端接地。
作为本发明的进一步方案：所述二极管D53为TVS管。
作为本发明的进一步方案：所述模拟量放大电路包括运放U43A和运放U43B，运放U43A的反向输入端连接电阻R418、电阻R414和电容C330，电阻R418的另一端连接模拟量信号SINLO，电容C330的另一端连接电阻R414的另一端和运放U43A的输出端和模拟量信号OSIN，运放U43A的正向输入端连接电阻R420、电阻R423和电容C334，电阻R420的另一端连接模拟量信号SIN，运放U43B的反向输入端连接电阻R426、电阻R425和电容C335，电阻R426的另一端连接模拟量信号SINLO，电容C335的另一端连接电阻R425的另一端和运放U43B的输出端和模拟量信号OCOS，运放U43B的正向输入端连接电阻R427、电阻R428和电容C336，电阻R427的另一端连接模拟量信号COS。
作为本发明的进一步方案：所述电阻R398，电容C324，电阻R394和电容C321组成二阶低通滤波器。
作为本发明的进一步方案：所述电阻R401、电阻R403和运放U42运放构成的一个固定比例放大器。
作为本发明的进一步方案：所述电阻R395、电阻R523、Q18、电阻R404、二极管D48、电阻R524、电阻R396、三极管Q21和电阻R406构成的推挽功率放大电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、在产品设计中FPGA和DSP固有的条件下，用分立式的旋转变压器激励和模拟量放大电路替换了专用的旋变解码集成芯片，完成了一定的经济成本控制，且规避了专用芯片不可替代或断货风险，降低了可采购性。
2、因不再依赖专用的旋变解码集成芯片，很大程度上提高了应用本电路的伺服驱动器，变频器对多规格化的旋转变压器的适用性。
附图说明
图1为本发明的整体原理。
图2为分立式旋转变压器激励驱动和模拟量放大电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，实施例1：本发明实施例中，一种适用多规格旋转变压器的驱动及检测电路，包括FPGA、DSP和分立式旋转变压器激励驱动电路、模拟量放大电路和旋转变压器，其特征在于，所述FPGA输出两路前端激励信号EXC_PWM+、EXC_PWM-连接到分立式旋转变压器激励驱动电路，分立式旋转变压器激励驱动电路输出激励信号EXC、0V到旋转变压器，同时旋转变压器反馈两组模拟量信号SINLO、SIN和COSLO、COS到模拟量放大电路，DSP与FPGA通过并行总线通讯指示FPGA应当产生多大的前端激励信号，同时接受分立式旋转变压器激励驱动电路已经放大后的模拟量信号OSIN、OCOS进行解码。
分立式旋转变压器激励驱动电路包括电阻R398、电阻R394、电阻410、电阻R405、运放U42A、运放U42B、运放U41A、三极管Q18和三极管Q21，电阻R398的一端连接电阻R399和FPGA输出的前端激励信号EXC_PWM+，电阻R398的另一端通过电阻R394连接电容C321和运放U42A的正相输入端，U42A的反相输入端连接电阻R403和电阻R401、电阻R401的另一端连接电阻R391、电容C325和运放U42A的输出端，电阻R410的一端连接电阻R409和FPGA输出的前端激励信号EXC_PWM-，电阻R410的另一端通过电阻R405连接电容C378和运放U42B的正相输入端，U42B的反相输入端连接电阻R411和电阻R407、电阻R407的另一端连接电阻R397、电容C327和运放U42B的输出端，电阻R391的另一端连接功放U41A的反向输入端、电阻R402和电容C329，电阻R397的另一端连接功放U41A的正向输入端、电阻R400和电容C379，运放U41A的输出端连接二极管D48的阴极，二极管D48的阳极通过电阻R523连接电阻R395和三极管Q18的基极，三极管Q18的发射极通过电阻R404连接二极管D53、激励信号EXC、电阻R402的另一端、电容C329的另一端和电阻R406，电阻R406的另一端连接三极管Q21的发射极，三极管Q21的集电极连接电阻R396，电阻R396的另一端连接电阻R524，二极管D53的另一端接地。
模拟量放大电路包括运放U43A和运放U43B，运放U43A的反向输入端连接电阻R418、电阻R414和电容C330，电阻R418的另一端连接模拟量信号SINLO，电容C330的另一端连接电阻R414的另一端和运放U43A的输出端和模拟量信号OSIN，运放U43A的正向输入端连接电阻R420、电阻R423和电容C334，电阻R420的另一端连接模拟量信号SIN，运放U43B的反向输入端连接电阻R426、电阻R425和电容C335，电阻R426的另一端连接模拟量信号SINLO，电容C335的另一端连接电阻R425的另一端和运放U43B的输出端和模拟量信号OCOS，运放U43B的正向输入端连接电阻R427、电阻R428和电容C336，电阻R427的另一端连接模拟量信号COS。
根据现场所使用的旋转变压器的变压比和激励电压规格，通过产品的控制面板选择相应的旋转变压器规格，则DSP与FPGA的通讯会指示FPGA输出两组频率与占空比变化的PWM方波EXC_PWM+和EXC_PWM-，且两组方波相位相差180°，其中EXC_PWM+经过R398，C324，R394，C321组成的二阶低通滤波器生成0~3V连续的正弦波半波，再经过R401,R403,U42运放构成的一个固定比例放大器，将前端的0~3V放大到0~10V，同理EXC_PWM-经过R410，C328,R405,C378组成的二阶低通滤波器生成与EXC_PWM+相位差180°的0~3V正弦半波电压，再经过R411，R407，U42运放构成的固定比例放大器放大到0~10V，由EXC_PWM+和EXC_PWM-放大后的差值获得了的峰值最大为10V，有效值为7V的完整的正弦波电压，此电压经过R391,R397,R402,R400 ,U41,构成的1:1的差分放大器，U41输出一个接近电源电压±15V的正弦波驱动由R395,R523,Q18,R404,D48,R524,R396,Q21,R406构成的推挽功率放大电路，最后输出EXC激励电压0~7V有效值且最大输出有效值电流为0.45A的正弦波激励电源到电机端的旋转变压器，旋转变压器再输出两组模拟量信号SINLO、SIN和COSLO、COS分别经过R418,R420,R414,R423和R426,R427,R428,R425以及U43组成的1:1差分放大电路输出OSIN、OCOS两路信号最大峰值为±3V电压的正弦波，最后经过处理后得到正电压0~3V的范围值进到DSP进行解码。
实施例2：在实施例1的基础上，所述二极管D53为TVS管，在电路中用来对EXC端口做防护。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种适用多规格旋转变压器的驱动及检测电路，包括FPGA、DSP和分立式旋转变压器激励驱动电路、模拟量放大电路和旋转变压器，其特征在于，所述FPGA输出两路前端激励信号EXC_PWM+、EXC_PWM-连接到分立式旋转变压器激励驱动电路，分立式旋转变压器激励驱动电路输出激励信号EXC、0V到旋转变压器，同时旋转变压器反馈两组模拟量信号SINLO、SIN和COSLO、COS到模拟量放大电路，DSP与FPGA通过并行总线通讯指示FPGA应当产生多大的前端激励信号，同时接受分立式旋转变压器激励驱动电路已经放大后的模拟量信号OSIN、OCOS进行解码。
2.根据权利要求1所述的一种适用多规格旋转变压器的驱动及检测电路，其特征在于，所述分立式旋转变压器激励驱动电路包括电阻R398、电阻R394、电阻410、电阻R405、运放U42A、运放U42B、运放U41A、三极管Q18和三极管Q21，电阻R398的一端连接电阻R399和FPGA输出的前端激励信号EXC_PWM+，电阻R398的另一端通过电阻R394连接电容C321和运放U42A的正相输入端，U42A的反相输入端连接电阻R403和电阻R401、电阻R401的另一端连接电阻R391、电容C325和运放U42A的输出端，电阻R410的一端连接电阻R409和FPGA输出的前端激励信号EXC_PWM-，电阻R410的另一端通过电阻R405连接电容C378和运放U42B的正相输入端，U42B的反相输入端连接电阻R411和电阻R407、电阻R407的另一端连接电阻R397、电容C327和运放U42B的输出端，电阻R391的另一端连接功放U41A的反向输入端、电阻R402和电容C329，电阻R397的另一端连接功放U41A的正向输入端、电阻R400和电容C379，运放U41A的输出端连接二极管D48的阴极，二极管D48的阳极通过电阻R523连接电阻R395和三极管Q18的基极，三极管Q18的发射极通过电阻R404连接二极管D53、激励信号EXC、电阻R402的另一端、电容C329的另一端和电阻R406，电阻R406的另一端连接三极管Q21的发射极，三极管Q21的集电极连接电阻R396，电阻R396的另一端连接电阻R524，二极管D53的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的一种适用多规格旋转变压器的驱动及检测电路，其特征在于，所述二极管D53为TVS管。
4.根据权利要求1所述的一种适用多规格旋转变压器的驱动及检测电路，其特征在于，所述模拟量放大电路包括运放U43A和运放U43B，运放U43A的反向输入端连接电阻R418、电阻R414和电容C330，电阻R418的另一端连接模拟量信号SINLO，电容C330的另一端连接电阻R414的另一端和运放U43A的输出端和模拟量信号OSIN，运放U43A的正向输入端连接电阻R420、电阻R423和电容C334，电阻R420的另一端连接模拟量信号SIN，运放U43B的反向输入端连接电阻R426、电阻R425和电容C335，电阻R426的另一端连接模拟量信号SINLO，电容C335的另一端连接电阻R425的另一端和运放U43B的输出端和模拟量信号OCOS，运放U43B的正向输入端连接电阻R427、电阻R428和电容C336，电阻R427的另一端连接模拟量信号COS。
5.根据权利要求2所述的一种适用多规格旋转变压器的驱动及检测电路，其特征在于，所述电阻R398，电容C324，电阻R394和电容C321组成二阶低通滤波器。
6.根据权利要求2所述的一种适用多规格旋转变压器的驱动及检测电路，其特征在于，所述电阻R401、电阻R403和运放U42运放构成的一个固定比例放大器。
7.根据权利要求2所述的一种适用多规格旋转变压器的驱动及检测电路，其特征在于，所述电阻R395、电阻R523、Q18、电阻R404、二极管D48、电阻R524、电阻R396、三极管Q21和电阻R406构成的推挽功率放大电路。
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|---|---|---|---|---|
| CN112671275A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-16 | 上海航天控制技术研究所 | 高精度旋转变压器控制解码系统及方法 |
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