CN111313693A - 旋变激励电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋变激励电路，包括滤波分压模块、运算放大模块、控制模块；控制模块与滤波分压模块电连接，滤波分压模块与运算放大模块电连接；控制模块用于为滤波分压模块提供PWM信号，控制模块还用于控制滤波分压模块的分压比例系数；运算放大模块用于接收滤波分压模块的输出信号并输出激励信号。本发明通过调整电容分压的比例系数，从而调整输入电压值，经过积分电路和电压跟随电路以后，进而改变激励电压的输出值，适应不同旋变的需求。

Description

旋变激励电路
技术领域
本发明属于旋变激励电路技术领域，尤其涉及一种旋变激励电路。
背景技术
旋转变压器简称旋变是一种电磁式传感器，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。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压，输出电压随转子转角变化。
旋转变压器被安装在电机上，而旋变激励电路用于给旋转变压器正弦的激励信号，通过解析旋转变压器反馈的信号来测量电机转速与角度。目前，旋变激励电路只能针对特定的旋转变压器进行电路的匹配，由于旋转变压器的激励信号及反馈的正、余弦信号的范围都是固定的，需要针对不同的旋转变压器重新计算旋变电路的参数，以进行电路匹配。而目前电动汽车及工业控制领域有各种各样的电机用旋转变压器，为了与旋转变压器匹配，电机控制器的控制板需要重复设计或重复加工，增加了研发及生产加工成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的旋变激励电路的激励信号及反馈的正、余弦信号的范围是固定的缺陷，提供一种可变电压幅值的旋变激励电路。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明提供一种旋变激励电路，包括滤波分压模块、运算放大模块、控制模块；
控制模块与滤波分压模块电连接，滤波分压模块与运算放大模块电连接；
控制模块用于为滤波分压模块提供PWM信号，控制模块还用于控制滤波分压模块的分压比例系数；
运算放大模块用于接收滤波分压模块的输出信号并输出激励信号。
可选地，滤波分压模块包括滤波单元和分压单元；
滤波单元的输入端用于接收PWM信号；
分压单元的输入端与滤波单元的输出端电连接。
可选地，滤波单元包括第一电阻和第一电容；
第一电容的一端作为滤波单元的输入端，第一电容的另一端与第一电阻的一端电连接，第一电阻的另一端作为滤波单元的输出端。
可选地，分压单元包括若干个并联的分压分支，控制模块还用于控制分压分支的接入或断开以控制分压比例系数。
可选地，若干个并联的分压分支包括第一分压分支、第二分压分支、第三分压分支、第四分压分支；
第一分压分支包括第一开关和第二电容，第二电容的一端作为分压单元的输入端，第二电容的另一端与第一开关的第一端电连接，第一开关的第二端接地，控制模块与第一开关的控制端电连接；
第二分压分支包括第二开关和第三电容，第三电容的一端与第二电容的一端电连接，第三电容的另一端与第二开关的第一端电连接，第二开关的第二端接地，控制模块与第二开关的控制端电连接；
第三分压分支包括第三开关和第四电容，第四电容的一端与第二电容的一端电连接，第四电容的另一端与第三开关的第一端电连接，第三开关的第二端接地，控制模块与第三开关的控制端电连接；
第四分压分支包括第五电容，第五电容的一端与第二电容的一端电连接，第五电容的另一端接地。
可选地，第一开关包括第一MOSFET，第一MOSFET的漏极与第二电容的另一端电连接，第一MOSFET的源极接地，第一MOSFET的栅极作为第一开关的控制端；
第二开关包括第二MOSFET，第二MOSFET的漏极与第三电容的另一端电连接，第二MOSFET的源极接地，第二MOSFET的栅极作为第二开关的控制端；
第三开关包括第三MOSFET，第三MOSFET的漏极与第四电容的另一端电连接，第三MOSFET的源极接地，第三MOSFET的栅极作为第三开关的控制端。
可选地，运算放大模块包括积分运算电路和电压跟随电路，积分运算电路用于进行正弦波移相，电压跟随电路用于去除高频干扰和进行阻抗匹配。
可选地，电压跟随电路包括第一运放、第二电阻、第三电阻、第六电容、第七电容；第二电阻的一端用于接收滤波分压模块的输出信号，第二电阻的另一端与第一运放的正向输入端电连接，第三电阻的一端与第一运放的反向输入端电连接，第三电阻的另一端与第六电容的一端电连接，第六电容的另一端接地，第七电容的一端分别与第一运放的输出端、第一运放的反向输入端电连接，第七电容的另一端作为运算放大模块的输出端；
积分运算电路包括第二运放、第四电阻、第八电容；第四电容的一端与第二电阻的一端电连接，第四电阻的另一端分别与第八电容的一端、第二运放的负向输入端电连接，第八电容的另一端分别与第二运放的输出端、第一运放的正向输入端电连接。
可选地，控制模块包括单片机。
可选地，第一电阻为1.82千欧，第二电阻为22千欧，第三电阻为27欧，第四电阻为10千欧，第一电容为470纳法，第二电容为218纳法，第三电容为220纳法，第四电容为100纳法，第五电容为10纳法，第六电容为100纳法，第七电容为6.8微法，第八电容为330皮法。
本发明的积极进步效果在于：本发明通过调整电容分压的比例系数，从而调整输入电压值，经过积分电路和电压跟随电路以后，进而改变激励电压的输出值，适应不同旋变的需求。
附图说明
图1为本发明的实施例1的旋变激励电路的结构示意图。
图2为本发明的实施例2的旋变激励电路的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供一种旋变激励电路。参照图1，该旋变激励电路包括滤波分压模块11、运算放大模块12、控制模块13。控制模块13与滤波分压模块11电连接，滤波分压模块11与运算放大模块12电连接。控制模块13用于为滤波分压模块11提供PWM信号，控制模块13还用于控制滤波分压模块11的分压比例系数；运算放大模块12用于接收滤波分压模块11的输出信号并输出激励信号。该激励信号为激励正信号，激励信号输出至旋转变压器2。
本实施例的旋变激励电路通过调整分压的比例系数，从而调整输入电压值，经过运算放大单路以后，进而改变激励电压的输出值，适应不同旋变的需求。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例提供一种旋变激励电路。参照图2，滤波分压模块11包括滤波单元111和分压单元112。滤波单元111的输入端用于接收PWM信号；分压单元112的输入端与滤波单元111的输出端电连接。
作为一种可选的实施方式，滤波单元111包括第一电阻R1和第一电容C1。第一电容C1的一端作为滤波单元111的输入端，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端电连接，第一电阻R1的另一端作为滤波单元111的输出端。
作为一种可选的实施方式，分压单元112包括若干个并联的分压分支，控制模块13还用于控制分压分支的接入或断开以控制分压比例系数。具体实施时，若干个并联的分压分支包括第一分压分支、第二分压分支、第三分压分支、第四分压分支。第一分压分支包括第一开关和第二电容C2，第二电容C2的一端作为分压单元112的输入端，第二电容C2的另一端与第一开关的第一端电连接，第一开关的第二端接地，控制模块13与第一开关的控制端电连接；第二分压分支包括第二开关和第三电容C3，第三电容C3的一端与第二电容C2的一端电连接，第三电容C3的另一端与第二开关的第一端电连接，第二开关的第二端接地，控制模块13与第二开关的控制端电连接；第三分压分支包括第三开关和第四电容C4，第四电容C4的一端与第二电容C2的一端电连接，第四电容C4的另一端与第三开关的第一端电连接，第三开关的第二端接地，控制模块13与第三开关的控制端电连接；第四分压分支包括第五电容C5，第五电容C5的一端与第二电容C2的一端电连接，第五电容C5的另一端接地。
在一种可选的实施方式中，第一开关包括第一MOSFET M1，第一MOSFET M1的漏极与第二电容C2的另一端电连接，第一MOSFET M1的源极接地，第一MOSFET M1的栅极作为第一开关的控制端；第二开关包括第二MOSFET M2，第二MOSFET M2的漏极与第三电容C3的另一端电连接，第二MOSFET M2的源极接地，第二MOSFET M2的栅极作为第二开关的控制端；第三开关包括第三MOSFET M3，第三MOSFET M3的漏极与第四电容C4的另一端电连接，第三MOSFET M3的源极接地，第三MOSFET M3的栅极作为第三开关的控制端。
控制模块13向第一MOSFET M1的栅极输出控制信号S1以控制第一MOSFET M1的导通或截止，控制模块13向第二MOSFET M2的栅极输出控制信号S2以控制第二MOSFET M2的导通或截止，控制模块13向第三MOSFET M3的栅极输出控制信号S3以控制第三MOSFET M3的导通或截止。控制信号S1、控制信号S2、控制信号S3与分压单元112的分压比的对应关系如表1所示。
表1
控制信号S1 控制信号S2 控制信号S3 电容量 分压比
低 低 低 C5 5V*C1/(C1+C5)
高 低 低 C2+C5 5V*C1/(C1+C2+C5)
低 高 低 C3+C5 5V*C1/(C1+C3+C5)
低 低 高 C4+C5 5V*C1/(C1+C4+C5)
高 高 低 C2+C3+C5 5V*C1/(C1+C2+C3+C5)
高 低 高 C2+C4+C5 5V*C1/(C1+C2+C4+C5)
低 高 高 C3+C4+C5 5V*C1/(C1+C3+C4+C5)
高 高 高 C2+C3+C4+C5 5V*C1/(C1+C2+C3+C4+C5)
作为一种可选的实施方式，运算放大模块12包括积分运算电路122和电压跟随电路121，积分运算电路122用于进行正弦波移相，电压跟随电路121用于去除高频干扰和进行阻抗匹配。
在一种可选的实施方式中，电压跟随电路121包括第一运放123、第二电阻R2、第三电阻R3、第六电容C6、第七电容C7；第二电阻R2的一端用于接收滤波分压模块11的输出信号，第二电阻R2的另一端与第一运放123的正向输入端电连接，第三电阻R3的一端与第一运放123的反向输入端电连接，第三电阻R3的另一端与第六电容C6的一端电连接，第六电容C6的另一端接地，第七电容C7的一端分别与第一运放123的输出端、第一运放123的反向输入端电连接，第七电容C7的另一端作为运算放大模块12的输出端。电压跟随电路121去除高频干扰和实现电路的阻抗匹配，进行阻抗隔离。
积分运算电路122包括第二运放124、第四电阻R4、第八电容C8；第四电容C4的一端与第二电阻R2的一端电连接，第四电阻R4的另一端分别与第八电容C8的一端、第二运放124的负向输入端电连接，第八电容C8的另一端分别与第二运放124的输出端、第一运放123的正向输入端电连接。积分运算电路122实现正弦波移相的作用，实现旋变激励相位匹配。
在一种可选的实施方式中，第一电阻R1为1.82千欧，第二电阻R2为22千欧，第三电阻R3为27欧，第四电阻R4为10千欧，第一电容C1为470纳法，第二电容C2为218纳法，第三电容C3为220纳法，第四电容C4为100纳法，第五电容C5为10纳法，第六电容C6为100纳法，第七电容C7为6.8微法，第八电容C8为330皮法。
作为一种可选的实施方式，控制模块13包括单片机。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种旋变激励电路，其特征在于，包括滤波分压模块、运算放大模块、控制模块；
所述控制模块与所述滤波分压模块电连接，所述滤波分压模块与所述运算放大模块电连接；
所述控制模块用于为所述滤波分压模块提供PWM信号，所述控制模块还用于控制所述滤波分压模块的分压比例系数；
所述运算放大模块用于接收所述滤波分压模块的输出信号并输出激励信号。
2.如权利要求1所述的旋变激励电路，其特征在于，所述滤波分压模块包括滤波单元和分压单元；
所述滤波单元的输入端用于接收所述PWM信号；
所述分压单元的输入端与所述滤波单元的输出端电连接。
3.如权利要求2所述的旋变激励电路，其特征在于，所述滤波单元包括第一电阻和第一电容；
所述第一电容的一端作为所述滤波单元的输入端，所述第一电容的另一端与所述第一电阻的一端电连接，所述第一电阻的另一端作为所述滤波单元的输出端。
4.如权利要求3所述的旋变激励电路，其特征在于，所述分压单元包括若干个并联的分压分支，所述控制模块还用于控制所述分压分支的接入或断开以控制所述分压比例系数。
5.如权利要求4所述的旋变激励电路，其特征在于，若干个并联的所述分压分支包括第一分压分支、第二分压分支、第三分压分支、第四分压分支；
所述第一分压分支包括第一开关和第二电容，所述第二电容的一端作为所述分压单元的输入端，所述第二电容的另一端与所述第一开关的第一端电连接，所述第一开关的第二端接地，所述控制模块与所述第一开关的控制端电连接；
所述第二分压分支包括第二开关和第三电容，所述第三电容的一端与所述第二电容的一端电连接，所述第三电容的另一端与所述第二开关的第一端电连接，所述第二开关的第二端接地，所述控制模块与所述第二开关的控制端电连接；
所述第三分压分支包括第三开关和第四电容，所述第四电容的一端与所述第二电容的一端电连接，所述第四电容的另一端与所述第三开关的第一端电连接，所述第三开关的第二端接地，所述控制模块与所述第三开关的控制端电连接；
所述第四分压分支包括第五电容，所述第五电容的一端与所述第二电容的一端电连接，所述第五电容的另一端接地。
6.如权利要求5所述的旋变激励电路，其特征在于，所述第一开关包括第一MOSFET，所述第一MOSFET的漏极与所述第二电容的另一端电连接，所述第一MOSFET的源极接地，所述第一MOSFET的栅极作为所述第一开关的控制端；
所述第二开关包括第二MOSFET，所述第二MOSFET的漏极与所述第三电容的另一端电连接，所述第二MOSFET的源极接地，所述第二MOSFET的栅极作为所述第二开关的控制端；
所述第三开关包括第三MOSFET，所述第三MOSFET的漏极与所述第四电容的另一端电连接，所述第三MOSFET的源极接地，所述第三MOSFET的栅极作为所述第三开关的控制端。
7.如权利要求1所述的旋变激励电路，其特征在于，所述运算放大模块包括积分运算电路和电压跟随电路，所述积分运算电路用于进行正弦波移相，所述电压跟随电路用于去除高频干扰和进行阻抗匹配。
8.如权利要求7所述的旋变激励电路，其特征在于，所述电压跟随电路包括第一运放、第二电阻、第三电阻、第六电容、第七电容；所述第二电阻的一端用于接收所述滤波分压模块的输出信号，所述第二电阻的另一端与所述第一运放的正向输入端电连接，所述第三电阻的一端与所述第一运放的反向输入端电连接，所述第三电阻的另一端与所述第六电容的一端电连接，所述第六电容的另一端接地，所述第七电容的一端分别与所述第一运放的输出端、所述第一运放的反向输入端电连接，所述第七电容的另一端作为所述运算放大模块的输出端；
所述积分运算电路包括第二运放、第四电阻、第八电容；所述第四电容的一端与所述第二电阻的一端电连接，所述第四电阻的另一端分别与所述第八电容的一端、所述第二运放的负向输入端电连接，所述第八电容的另一端分别与所述第二运放的输出端、所述第一运放的正向输入端电连接。
9.如权利要求1所述的旋变激励电路，其特征在于，所述控制模块包括单片机。
10.如权利要求8所述的旋变激励电路，其特征在于，所述第一电阻为1.82千欧，所述第二电阻为22千欧，所述第三电阻为27欧，所述第四电阻为10千欧，所述第一电容为470纳法，所述第二电容为218纳法，所述第三电容为220纳法，所述第四电容为100纳法，所述第五电容为10纳法，所述第六电容为100纳法，所述第七电容为6.8微法，所述第八电容为330皮法。
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