CN207926403U - 一种单边激励电路及旋转变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单边激励电路以及旋转变压器，该单边激励电路用于向旋转变压器的激励线圈输出激励信号，该单边激励电路包括激励信号产生电路和激励信号缓冲电路，所述旋转变压器的激励线圈的负激励端接参考地；所述激励信号缓冲电路的输入端连接到所述激励信号产生电路的一个激励输出端，并将输入信号调节至足够驱动所述旋转变压器的电平水平，并进行电流放大后输出，所述激励信号缓冲电路的输出端连接至所述激励线圈的正激励端。本实用新型只需要使用解激励信号产生电路的一个激励输出端，使用一路缓冲电路来实现与两路激励同样的效果，减少了电子器件数量，使设计更紧凑，成本降低。

Description

一种单边激励电路及旋转变压器

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种单边激励电路及旋转变压器。

背景技术

旋转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置，适用于所有使用旋转编码器的旋转变压器场合，特别是高温、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合。由于旋转变压器以上特点，可完全替代光电编码器，被广泛应用在伺服控制系统、机器人系统、机械工具、汽车、电力、冶金、纺织、印刷、航空航天、船舶、兵器、电子、冶金、矿山、油田、水利、化工、轻工、建筑等领域的角度、位置检测系统中。

旋转变压器由一个激励线圈和两个反馈线圈组成，激励信号可以由解码芯片产生。如图1所示，目前市场运用较多的方案是采用两路激励信号，以使用AD2S1205解码芯片为例，如图2所示，激励信号由AD2S1205的34脚和35脚即EXC和产生，通过缓冲电路后，连接到激励线圈的R1、R2两端，即连接到旋转变压器激励线圈的两个脚。EXC和发出的信号为频率和幅值相同，且相位相差180度的互补的正弦波，如图3所示。现有技术中，激励信号EXC和需要两套缓冲电路，因此其成本较高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述成本较高的缺陷，提供一种单边激励电路及旋转变压器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种单边激励电路，用于向旋转变压器的激励线圈输出激励信号，所述单边激励电路包括激励信号产生电路和激励信号缓冲电路，所述旋转变压器的激励线圈的负激励端接参考地；所述激励信号缓冲电路的输入端连接到所述激励信号产生电路的一个激励输出端，并将输入信号调节至足够驱动所述旋转变压器的电平水平，并进行电流放大后输出；所述激励信号缓冲电路的输出端连接至所述激励线圈的正激励端。

在本实用新型所述的单边激励电路中，所述激励信号缓冲电路包括：

电平调节电路，与所述激励信号产生电路的激励输出端连接，用于接收激励信号产生电路产生的激励信号，将激励信号调节至足够驱动旋转变压器的电平水平后输出；

射极跟随电路，与所述电平调节电路连接，用于将电平调节电路输出的信号进行跟随后输出；

推挽放大电路，与所述射极跟随电路连接，用于将射极跟随电路输出的信号进行电流放大后输出。

在本实用新型所述的单边激励电路中，所述电平调节电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容以及第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端接偏置电压Vref，所述第一运算放大器的异相输入端先后通过所述第一电阻、第一电容连接激励信号产生电路的激励信号输出端，所述第二电容与第二电阻并联，所述第二电阻连接于所述第一运算放大器的异相输入端和输出端之间，所述第一运算放大器的输出端连接所述射极跟随电路。

在本实用新型所述的单边激励电路中，所述射极跟随电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端连接所述电平调节电路的输出端，所述第二运算放大器的异相输入端连接推挽放大电路的输出端的前级，所述第二运算放大器的输出端连接推挽放大电路的输入端。

在本实用新型所述的单边激励电路中，所述推挽放大电路包括第三至第十电阻、第一二极管、第二二极管、第一开关管、第二开关管、第三电容；

所述第一二极管的负极和第二二极管的正极连接所述第二运算放大器的输出端，所述第一二极管的正极经由第六电阻连接第一开关管的可控端，第五电阻连接于第一开关管的可控端和输入端之间，第一开关管的输入端连接供电电压Vcc，第二二极管的负极通过第七电阻连接第二开关管的可控端，第八电阻连接于第二开关管的可控端和输出端之间，第二开关管的输出端接地，第一开关管的输出端经由第九电阻连接第十电阻、第三电阻、第四电阻的第一端，第十电阻的第二端连接第二开关管的输入端，第三电阻的第二端连接所述第二运算放大器的异相输入端，第四电阻的第二端经由第三电容连接激励线圈的正激励端。

在本实用新型所述的单边激励电路中，所述推挽放大电路还包括用于限制推挽放大电路输出的最大电流的第三开关管和第四开关管，第三开关管的可控端连接第一开关管的输出端，第三开关管的输入端连接第一开关管的可控端，第四开关管的可控端连接第二开关管的输入端，第四开关管的输出端连接第二开关管的可控端，第三开关管的输出端、第四开关管的输入端连接第十电阻的第一端。

在本实用新型所述的单边激励电路中，第一至第四开关管均为三极管。

本实用新型还公开了一种旋转变压器，包括激励线圈，其特征在于，所述激励线圈的负激励端接参考地，且所述旋转变压器还包括上述的单边激励电路。

实施本实用新型的单边激励电路及旋转变压器，具有以下有益效果：本实用新型只需要使用解激励信号产生电路的一个激励输出端，使用一路缓冲电路来实现与两路激励同样的效果，减少了电子器件数量，使设计更紧凑，成本降低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是使用两路缓冲电路的单边激励电路的结构示意图；

图2是使用两路缓冲电路的单边激励电路的具体实例的电路图；

图3是两路激励信号的波形图；

图4是本实用新型单边激励电路提供的原理框图；

图5是本实用新型较佳实施例提供的电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

参考图4，本实用新型总的思路是：构造一种单边激励电路，用于向旋转变压器的激励线圈输出激励信号，所述单边激励电路包括激励信号产生电路和激励信号缓冲电路，所述旋转变压器的激励线圈的负激励端R1接参考地；所述激励信号缓冲电路的输入端连接到所述激励信号产生电路的一个激励输出端，并将输入信号调节至足够驱动所述旋转变压器的电平水平，并进行电流放大后输出；所述激励信号缓冲电路的输出端连接至所述激励线圈的正激励端R2。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图5，较佳实施例中，激励信号缓冲电路包括：

电平调节电路10，与所述激励信号产生电路的激励输出端连接，用于接收激励信号产生电路产生的激励信号，将激励信号调节至足够驱动旋转变压器的电平水平后输出；

射极跟随电路20，与所述电平调节电路10连接，用于将电平调节电路10输出的信号进行跟随后输出；

推挽放大电路30，与所述射极跟随电路20连接，用于将射极跟随电路20输出的信号进行电流放大后输出。

具体的，所述电平调节电路10包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2以及运算放大器U1，射极跟随电路20包括运算放大器U2和电阻R13，所述推挽放大电路30包括电阻R5-R15、二极管D1、二极管D2、开关管Q1-Q4、电容C3。图中EXC为其中一路由解码芯片AD2S1205发出的激励信号，EXC+为输入到激励线圈R2端的信号。偏置电压Vref为15V，驱动电压为供电电压Vcc，具体为30V。

其中，运算放大器U1的同相输入端接偏置电压Vref，运算放大器U1的异相输入端先后通过电阻R3、电容C1连接激励信号产生电路的激励信号输出端EXC，电阻R1、电阻R2串联后再与电阻R3并联，电容C2与电阻R4并联，电阻R4连接于运算放大器U1的异相输入端和输出端之间，运算放大器U1的输出端连接运算放大器U2的同相输入端，运算放大器U2的输出端连接二极管D1的负极和二极管D2的正极，二极管D1的正极经由电阻R6连接开关管Q1的可控端，电阻R5连接于开关管Q1的可控端和输入端之间，开关管Q1的输入端连接供电电压Vcc，二极管D2的负极通过电阻R7连接开关管Q2的可控端，电阻R8连接于开关管Q2的可控端和输出端之间，开关管Q2的输出端接地，开关管Q1的输出端经由电阻R9连接电阻R11、电阻R13、电阻R15的第一端，电阻R10与电阻R9并联，电阻R12与电阻R11并联，电阻R14与电阻R15并联，电阻R11的第二端连接开关管Q2的输入端，电阻R13的第二端连接运算放大器U2的异相输入端，电阻R15的第二端经由电容C3连接激励线圈的正激励端。电容C3实现隔直作用，保证输出的信号对地已经是对外旋变所需驱动信号的差分信号。

开关管Q3的可控端连接开关管Q1的输出端，开关管Q3的输入端连接开关管Q1的可控端，开关管Q4的可控端连接开关管Q2的输入端，开关管Q4的输出端连接开关管Q2的可控端，开关管Q3的输出端、开关管Q4的输入端连接电阻R11的第一端。开关管Q3、开关管Q4主要用于限制推挽放大电路输出的最大电流，当Q1输出的电流达到最大电流时，电阻R9、R10上的压降使得Q3导通，进而限制流过电阻R9、R10的电流。

可以理解的是，开关管Q1-Q4，可以采用但不限于三极管、MOS管。

本实施例的工作原理如下：电平调节电路10将正弦或PWM信号从较低的峰峰值电压比例放大较高的峰峰值电压，以达到足够驱动外部旋变的电平水平，且该部分还承担滤除电路中的杂波的功能，提供电路的信号质量。因电路是单电源供电，Vref则是为输出电平提供一个直流偏置，保证输出信号不会出现削峰的情况。射极跟随电路20则为电路比例跟随环节，保证电路信号跟随性输出。推挽放大电路30用于对驱动电流进行放大，保证系统能正常驱动外部的旋变工作，同时还提供允许通过的最大电流限制，保证该部分电路回路不会因外部短路等故障，造成器件的损坏。

综上所述，实施本实用新型的单边激励电路及旋转变压器，具有以下有益效果：本实用新型只需要使用解激励信号产生电路的一个激励输出端，使用一路缓冲电路来实现与两路激励同样的效果，减少了电子器件数量，使设计更紧凑，成本降低。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (8)

1.一种单边激励电路，用于向旋转变压器的激励线圈输出激励信号，其特征在于，所述单边激励电路包括激励信号产生电路和激励信号缓冲电路，所述旋转变压器的激励线圈的负激励端接参考地；所述激励信号缓冲电路的输入端连接到所述激励信号产生电路的一个激励输出端，并将输入信号调节至足够驱动所述旋转变压器的电平水平，并进行电流放大后输出；所述激励信号缓冲电路的输出端连接至所述激励线圈的正激励端。

2.根据权利要求1所述的单边激励电路，其特征在于，所述激励信号缓冲电路包括：

电平调节电路，与所述激励信号产生电路的激励输出端连接，用于接收激励信号产生电路产生的激励信号，将激励信号调节至足够驱动旋转变压器的电平水平后输出；

射极跟随电路，与所述电平调节电路连接，用于将电平调节电路输出的信号进行跟随后输出；

推挽放大电路，与所述射极跟随电路连接，用于将射极跟随电路输出的信号进行电流放大后输出。

3.根据权利要求2所述的单边激励电路，其特征在于，所述电平调节电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容以及第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端接偏置电压Vref，所述第一运算放大器的异相输入端先后通过所述第一电阻、第一电容连接激励信号产生电路的激励信号输出端，所述第二电容与第二电阻并联，所述第二电阻连接于所述第一运算放大器的异相输入端和输出端之间，所述第一运算放大器的输出端连接所述射极跟随电路。

4.根据权利要求2所述的单边激励电路，其特征在于，所述射极跟随电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端连接所述电平调节电路的输出端，所述第二运算放大器的异相输入端连接推挽放大电路的输出端的前级，所述第二运算放大器的输出端连接推挽放大电路的输入端。

5.根据权利要求4所述的单边激励电路，其特征在于，所述推挽放大电路包括第三至第十电阻、第一二极管、第二二极管、第一开关管、第二开关管、第三电容；

所述第一二极管的负极和第二二极管的正极连接所述第二运算放大器的输出端，所述第一二极管的正极经由第六电阻连接第一开关管的可控端，第五电阻连接于第一开关管的可控端和输入端之间，第一开关管的输入端连接供电电压Vcc，第二二极管的负极通过第七电阻连接第二开关管的可控端，第八电阻连接于第二开关管的可控端和输出端之间，第二开关管的输出端接地，第一开关管的输出端经由第九电阻连接第十电阻、第三电阻、第四电阻的第一端，第十电阻的第二端连接第二开关管的输入端，第三电阻的第二端连接所述第二运算放大器的异相输入端，第四电阻的第二端经由第三电容连接激励线圈的正激励端。

6.根据权利要求5所述的单边激励电路，其特征在于，所述推挽放大电路还包括用于限制推挽放大电路输出的最大电流的第三开关管和第四开关管，第三开关管的可控端连接第一开关管的输出端，第三开关管的输入端连接第一开关管的可控端，第四开关管的可控端连接第二开关管的输入端，第四开关管的输出端连接第二开关管的可控端，第三开关管的输出端、第四开关管的输入端连接第十电阻的第一端。

7.根据权利要求6所述的单边激励电路，其特征在于，第一至第四开关管均为三极管。

8.一种旋转变压器，包括激励线圈，其特征在于，所述激励线圈的负激励端接参考地，且所述旋转变压器还包括如权利要求1-7中任一项所述的单边激励电路。