CN206225982U - 一种用于旋变数字变换器的旋变保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种用于旋变数字变换器的旋变保护电路，所述旋变数字变换器包括解码芯片、激励缓冲电路，旋转变压器、差分信号调节电路，所述激励缓冲电路包括前端滤波电路，前端滤波电路的输出端与运放控制电路的输入端连接，所述运放控制电路的输出端与推挽电路连接，所述推挽电路包括第二三极管和第四三极管，为了增加推挽电路的自我保护能力，在第二三极管、第四三极管之间增加了驱动保护的电路。本实用新型增加了推挽电路的自我保护能力，在旋变信号加强保护使得其失效模式减少和失效的风险大大降低，从而极大提高系统的安全性和可靠性。本实用新型解决了旋变信号的负载过大保护了驱动电路，使得整个驱动更加安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及电学领域，尤其涉及变频器，特别是一种用于旋变数字变换器的旋变保护电路。
背景技术
电机的位置检测传感器主要使用光电传感器和旋变传感器。旋转变压器的应用近期发展很快，除了传统的、要求可靠性高的军用、航空航天领域之外，在工业、交通以及民用领域也得到了广泛的应用。随着工业自动化水平的提高，随着节能减排的要求越来越高，效率高、节能显著的永磁交流电动机的应用，越来越广泛。而永磁交流电动机的位置传感器，原来是以光学编码器居多，但这些年来，却迅速地被旋转变压器代替。
旋转变压器的信号输出是两相正交的模拟信号，它们的幅值随着转角做正余弦变化，频率和励磁频率一致。这样一个信号还不能直接应用，这就需要角度数据变换电路，把这样一个模拟量变换成明确的角度量的电路，就是RDC（Resolver Digital converter—旋转变压器数字变换器，简称旋变数字变换器）电路。在数字变换中有两个明显的特征：①为了消除由于励磁电源幅值和频率的变化，所引起的副边输出信号幅值和频率的变化，从而造成角度误差，信号的检测采用正切法，即检测两相信号的比值,这就避免了幅值和频率变化的影响；②采用适时跟踪反馈原理测角，是一个快速的数字随动系统，属于无静差系统。
采用运放放大存在驱动能力不足的缺点，而直接采用推挽电路或者buffer电路则存在系统稳定性差等缺点。
当旋变信号中的励磁激励信号由于线皮脱落和老化或者线束制作错误导致激励励磁信号与电池正极或者电池负极短路，则会使得旋变采集电路失效甚至烧毁而导致整个控制系统无法工作。而旋变信号又是整个控制系统的核心信号，对于电机位置和整个系统的扭矩控制旋变信号不可或缺，所以有必要对旋变信号加强保护。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于旋变数字变换器的旋变保护电路，提高放大电路的稳定性抗干扰能力。
为了实现上述目的。本实用新型的技术方案为：一种用于旋变数字变换器的旋变保护电路，所述旋变数字变换器包括解码芯片、与解码芯片连接的激励缓冲电路，所述激励缓冲电路的输出端与旋转变压器连接，所述旋转变压器的输出端与差分信号调节电路的输入端连接，差分信号调节电路的输出端连接至解码芯片，所述激励缓冲电路包括前端滤波电路，前端滤波电路的输出端与运放控制电路的输入端连接，所述运放控制电路的输出端与推挽电路连接，所述推挽电路包括第二三极管和第四三极管，第二三极管的基极和第四三极管的基极分别与运放控制电路的输出端连接，第二三极管的集电极接正电源，第四三极管的集电极接地，第二三极管的发射极通过第四电阻和第七电阻与第四三极管的发射极连接，第四电阻和第七电阻的连接节点通过一电容与缓冲电路连接，其特征在于所述旋变保护电路包括第一三极管和第二三极管，第一三极管的基极与第二三极管的发射极连接，第一三极管的集电极与第二三极管的基极连接，第一三极管的发射极与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极连接至第四电阻和第七电阻的连接节点，第三三极管的基极与第四三极管的发射极连接，第四三极管的基极与第三三极管的集电极连接，第三三极管的发射极与第四二极管的负极连接，第四二极管的正极连接至第四电阻和第七电阻的连接节点。
根据本实用新型的优选实施例，所述旋变保护电路还包括设置在差分信号调理电路的后端保护电路，所述差分信号调理电路包括由第十电阻、第十一电阻、第十二电阻和第十三电阻组成的电阻分压网络，第十电阻的一端与旋转变压器第一输出端连接，第十电阻的另一端与第十一电阻的一端以及差分信号调节电路的第一输出端连接，第十三电阻的一端与旋转变压器第二输出端连接，第十三电阻的另一端与第十二电阻的一端以及差分信号调节电路的第二输出端连接，第十一电阻的另一端与第十二电阻的另一端连接偏置电压，所述后端保护电路为：旋转变压器第一输出端和旋转变压器第二输出端之间串联连接有第三电容和第五电容，第三电容和第五电容的连接节点接地，旋转变压器第一输出端和旋转变压器第二输出端之间还连接有第五二极管和第六二极管，第五二极管的正极连接旋转变压器第一输出端，第五二极管的负极与第六二极管的负极连接一电压阈值，第六二极管的正极连接旋转变压器第二输出端。
本实用新型的有益效果在于：通过对激励缓冲电路中推挽电路的两个三极管增加了驱动保护的电路，增加了推挽电路的自我保护能力，在旋变信号加强保护使得其失效模式减少和失效的风险大大降低，从而极大提高系统的安全性和可靠性。同时在差分信号调理电路设置后端保护电路，保证整个旋变系统的抗干扰的能力。本发明解决了旋变信号的负载过大保护了驱动电路，使得整个驱动更加安全。
附图说明
图1为旋变数字变换器的原理框图。
图2为现有技术中的旋变保护电路的电路图。
图3为本实用新型的旋变保护电路的电路图。
图4为本实用新型的差分信号调理电路的电路图。
具体实施方式
如图1所示为旋变数字变换器的原理框图， 1代表解码芯片， 2代表激励缓冲电路， 3代表旋转变压器，4代表差分信号调理电路。
解码芯片1的输出励磁激励信号 EXC信号连接至激励缓冲电路2的输入端, 激励缓冲电路2的输出端连接至旋转变压器3的输入端进行励磁。旋转变压器3的2路正、余弦输出端差分信号连接至差分信号调节电路4、经过差分信号调理后输出至解码芯片1输入端进行解码。
由于图1中的EXC与/EXC信号性质相同只是相位相差180度，因此只选择一路进行分析。
如图2所示，所述激励缓冲电路包括前端滤波电路，前端滤波电路的输出端与运放控制电路的输入端连接，所述运放控制电路的输出端与推挽电路连接。
其中前端滤波电路包括与解码芯片输出端连接的第五电阻R5，第五电阻R5的另一端连接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接地，第五电阻R5的另一端还连接运放控制电路的输入端。
运放控制电路包括运算放大器IC1A，所述运算放大器IC1A的第一输入端通过第六电阻R6与运放控制电路的输入端连接，第一电阻R1和第一电容C1串联后与第六电阻R6并联连接，运算放大器IC1A的第二输入端连接参考电压，所述运算放大器IC1A的输出端即为运放控制电路的输出端。
推挽电路包括第二三极管Q2和第四三极管Q4，第二三极管Q2的基极通过串联连接的第三电阻R3及第二二极管D2与运放控制电路的输出端连接，第四三极管D4的基极通过串联连接的第八电阻R8和第三二极管D3与运放控制电路的输出端连接，第二三极管Q2的集电极接正电源，第四三极管Q4的集电极接地，第二三极管Q2的发射极通过第四电阻R4和第七电阻R7与第四三极管Q4的发射极连接，第四电阻R4和第七电阻R7的连接节点与缓冲电路连接。
旋变励磁信号首先经过第五电阻R5、第二电容C2组成的前端滤波电路滤出噪音信号，然后通过第六电阻R6送到运算放大器IC1A进行放大，运算放大器IC1A的第二输入端的参考电压是作为直流偏置用，通过第一电阻R1、第六电阻R6进行放大使得运放输出信号可以在不同偏置电压输出。解决运算放大器需要负电源供电的需求。同时通过调节第一电阻R1、第六电阻R6可以调节励磁激励信号的输出幅值满足不同型号的旋转变压器的变比的变化需求。
推挽电路中第三电阻R3、第八电阻R8阻值较小，而第二电阻R2、第九电阻R9阻值较大，保证第二三极管Q2、第四三极管Q4的处于微导通状态。当运放的输出端的信号按照正弦规律变化时候由于第二二极管D2、第三二极管D3分别与第二三极管Q2、第三三极管Q3基极信号变化相等。当正弦激励信号处于上半周时第二三极管Q2导通，当正弦激励信号处于下半周时第四三极管Q4导通。
为了提高推挽电路的自我保护能力在第二三极管Q2、第四三极管Q4之间增加了驱动保护的电路，分别包括第一三极管Q1、第三三极管Q3、第一二极管D1、第四二极管D4。其中第一三极管Q1的基极连至第二三极管Q2发射极，第一三极管Q1的发射极连至第一二极管D1阳极，第一二极管D1阴极连至第四电阻R4输出端，其中第一三极管Q1的集电极连至第二三极管Q2基极。其中第三三极管Q3的基极连至第四三极管Q4发射极，第三三极管Q3的发射极连至第四二极管D4阴极，第四二极管D4阴极连至第七电阻R7输出端，其中第三三极管Q3的集电极连至第四三极管Q4基极。当输出信号第一电阻R1短路到地或者负载过大时，第二三极管Q2的发射极电流Ie增加第四电阻R4两端的电压增加则第一三极管Q1基极电压增加，第一三极管Q1饱和导通从而拉低第二三极管Q2的基极电压从而减少第二三极管Q2的发射极输出电路Ie从而第四电阻R4两端电压减小第一三极管Q1进入关断模式因此当负载较大时实现了保护。而电容C/R1当信号线束对电源短路又起到隔离电池电压的作用起到保护作用。
如图所示，旋变保护电路还包括设置在差分信号调理电路的后端保护电路，所述差分信号调理电路包括由第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12和第十三电阻R13组成的电阻分压网络，第十电阻R10的一端与旋转变压器第一输出端S2连接，第十电阻R10的另一端与第十一电阻R11的一端以及差分信号调节电路的第一输出端Sin连接，第十三电阻R13的一端与旋转变压器第二输出端S4连接，旋转变压器第一输出端S2和旋转变压器第二输出端S4之间设置有第四电容C4，第十三电阻R13的另一端与第十二电阻R12的一端以及差分信号调节电路的第二输出端SinLO连接，第十一电阻R11的另一端与第十二电阻R12的另一端连接偏置电压REFOUT，所述后端保护电路为：旋转变压器第一输出端Sin和旋转变压器第二输出端SinLO之间串联连接有第三电容C3和第五电容C5，第三电容C3和第五电容C5的连接节点接地，旋转变压器第一输出端Sin和旋转变压器第二输出端SinLO之间还连接有第五二极管D5和第六二极管D6，第五二极管D5的正极连接旋转变压器第一输出端，第五二极管D5的负极与第六二极管D6的负极连接一电压阈值，第六二极管D6的正极连接旋转变压器第二输出端。旋转变压器输出信号S2、S4经过第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12和第十三电阻R13组成的电阻分压网络分压处理后满足解码芯片的输入要求，偏置电压REFOUT使得信号无负电压。第三电容C3和第五电容C5滤出系统噪音，第五二极管D5和第六二极管D6保证解码芯片输入电压不会过压从而保证整个旋变系统的抗干扰的能力。
Claims (4)
1.一种用于旋变数字变换器的旋变保护电路，所述旋变数字变换器包括解码芯片、与解码芯片连接的激励缓冲电路，所述激励缓冲电路的输出端与旋转变压器连接，所述旋转变压器的输出端与差分信号调节电路的输入端连接，差分信号调节电路的输出端连接至解码芯片，所述激励缓冲电路包括前端滤波电路，前端滤波电路的输出端与运放控制电路的输入端连接，所述运放控制电路的输出端与推挽电路连接，所述推挽电路包括第二三极管和第四三极管，第二三极管的基极和第四三极管的基极分别与运放控制电路的输出端连接，第二三极管的集电极接正电源，第四三极管的集电极接地，第二三极管的发射极通过第四电阻和第七电阻与第四三极管的发射极连接，第四电阻和第七电阻的连接节点通过一电容与缓冲电路连接，其特征在于：所述旋变保护电路包括第一三极管和第二三极管，第一三极管的基极与第二三极管的发射极连接，第一三极管的集电极与第二三极管的基极连接，第一三极管的发射极与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极连接至第四电阻和第七电阻的连接节点，第三三极管的基极与第四三极管的发射极连接，第四三极管的基极与第三三极管的集电极连接，第三三极管的发射极与第四二极管的负极连接，第四二极管的正极连接至第四电阻和第七电阻的连接节点。
2.根据权利要求1所述旋变保护电路，其特征在于，前端滤波电路包括与解码芯片输出端连接的第五电阻，第五电阻的另一端连接第二电容的一端，第二电容的另一端接地，第五电阻的另一端还连接运放控制电路的输入端。
3.根据权利要求2所述旋变保护电路，其特征在于，运放控制电路包括运算放大器，所述运算放大器的第一输入端通过第六电阻与运放控制电路的输入端连接，第一电阻和第一电容串联后与第六电阻并联连接，运算放大器的第二输入端连接参考电压，所述运算放大器的输出端即为运放控制电路的输出端。
4.根据权利要求3所述旋变保护电路，其特征在于，第二三极管的基极通过串联连接的第三电阻及第二二极管与运放控制电路的输出端连接，第四三极管的基极通过串联连接的第八电阻和第三二极管与运放控制电路的输出端连接，第二三极管的集电极接正电源，第四三极管的集电极接地，第二三极管的发射极通过第四电阻和第七电阻与第四三极管的发射极连接，第四电阻和第七电阻的连接节点与缓冲电路连接
根据权利要求1所述旋变保护电路，其特征在于，所述旋变保护电路还包括设置在差分信号调理电路的后端保护电路，所述差分信号调理电路包括由第十电阻、第十一电阻、第十二电阻和第十三电阻组成的电阻分压网络，第十电阻的一端与旋转变压器第一输出端连接，第十电阻的另一端与第十一电阻的一端以及差分信号调节电路的第一输出端连接，第十三电阻的一端与旋转变压器第二输出端连接，第十三电阻的另一端与第十二电阻的一端以及差分信号调节电路的第二输出端连接，第十一电阻的另一端与第十二电阻的另一端连接偏置电压，所述后端保护电路为：旋转变压器第一输出端和旋转变压器第二输出端之间串联连接有第三电容和第五电容，第三电容和第五电容的连接节点接地，旋转变压器第一输出端和旋转变压器第二输出端之间还连接有第五二极管和第六二极管，第五二极管的正极连接旋转变压器第一输出端，第五二极管的负极与第六二极管的负极连接一电压阈值，第六二极管的正极连接旋转变压器第二输出端。
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