CN216898947U - 旋转变压器的驱动电路、旋转变压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种旋转变压器的驱动电路、旋转变压装置，属于电子技术领域。该驱动电路中，信号提供电路可以基于电源电路提供的供电电压，向预驱电路提供激励信号。预驱电路可以基于该激励信号，交替对电源电路提供的供电电压和参考电压进行低通滤波处理。谐振电路可以对低通滤波处理得到的电压进行谐振升压处理，得到幅值大于供电电压幅值的激励电压。即，预驱电路和谐振电路可以配合工作，以在激励信号和供电电压的控制下，生成驱动旋转变压器工作所需的较大幅值的激励电压。如此，可以仅设置一个电源电路，同时向信号提供电路和预驱电路加载相同的供电电压。进而，该驱动电路的结构可以较为简单。

Description

旋转变压器的驱动电路、旋转变压装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种旋转变压器的驱动电路、旋转变压装置。

背景技术

旋转变压器是一种响应于接收到的激励电压，测量待测旋转物体的转轴角度和角速度的电磁式传感器。

目前，为旋转变压器提供激励电压的驱动电路一般包括：两个电源、单片机和运算放大器。其中，一个电源与单片机连接，并用于向单片机提供供电电压；另一个电源与运算放大器连接，并用于向运算放大器提供供电电压。单片机还与运算放大器连接，并用于在接收到的供电电压控制下，产生激励信号并传输至运算放大器。运算放大器还与旋转变压器连接，并用于基于供电电压，将来自单片机的激励信号放大处理为激励电压并传输至旋转变压器。

但是，受运算放大器放大能力影响，目前的驱动电路中，需提供给单片机的供电电压与需提供给运算放大器的供电电压相差较大。如此，导致两个电源无法复用，进而导致驱动电路的结构较为复杂。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种旋转变压器的驱动电路、旋转变压装置，可以解决相关技术中驱动电路的结构较为复杂的技术问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种旋转变压器的驱动电路，所述旋转变压器包括：激励绕组；所述驱动电路包括：电源电路、信号提供电路、预驱电路和谐振电路；

所述电源电路分别与所述信号提供电路和所述预驱电路连接，并用于向所述信号提供电路和所述预驱电路加载供电电压；

所述信号提供电路还与所述预驱电路连接，并用于在所述供电电压的驱动下，向所述预驱电路提供激励信号；

所述预驱电路还分别与所述谐振电路和参考电源端连接，并用于在所述激励信号的驱动下，交替对所述供电电压和所述参考电源端提供的参考电压进行低通滤波处理，得到具有目标频率的预驱电压，并将所述预驱电压传输至所述谐振电路，所述预驱电压小于所述供电电压；

所述谐振电路还用于与所述激励绕组连接，并用于基于所述激励绕组中的电感值和内阻值，对所述预驱电压进行谐振升压处理，得到具有所述目标频率的激励电压，并将所述激励电压传输至所述激励绕组，以驱动所述旋转变压器工作，所述激励电压大于所述供电电压。

可选的，所述激励绕组具有正极输入端和负极输入端；所述预驱电路包括：至少一个驱动组件，所述驱动组件通过所述谐振电路与所述正极输入端或所述负极输入端连接，且所述驱动组件包括：驱动单元、开关单元和低通滤波器；

所述驱动单元分别与所述信号提供电路和所述开关单元连接，所述驱动单元用于对所述激励信号进行放大处理，得到开关控制信号，并向所述开关单元传输所述开关控制信号；

所述开关单元还通过供电电源端与所述电源电路连接，且还分别与所述参考电源端和所述低通滤波器连接，所述开关单元用于响应于所述开关控制信号，将所述参考电压和所述供电电压交替传输至所述低通滤波器；

所述低通滤波器还与所述谐振电路连接，所述低通滤波器用于对所述参考电压和所述供电电压进行低通滤波处理，得到具有所述目标频率的预驱电压，并将所述预驱电压传输至所述谐振电路。

可选的，所述预驱电路包括：两个驱动组件，且所述两个驱动组件分别通过所述谐振电路与所述正极输入端和所述负极输入端连接；

其中，所述信号提供电路向所述两个驱动组件提供的激励信号的相位差为180度。

可选的，所述驱动单元包括：半桥驱动芯片；

所述半桥驱动芯片的输入端与所述信号提供电路连接，所述半桥驱动芯片的输出端与所述开关单元连接。

可选的，所述开关单元包括：第一开关管和第二开关管；

所述第一开关管的栅极与所述驱动单元连接，所述第一开关管的第一极与所述供电电源端连接，所述第一开关管的第二极与所述低通滤波器连接；

所述第二开关管的栅极与所述驱动单元连接，所述第二开关管的第一极与所述参考电源端连接，所述第二开关管的第二极与所述低通滤波器连接。

可选的，所述驱动组件还包括：

串联于所述第一开关管和所述驱动单元之间的第一电阻，以及串联于所述第二开关管和所述驱动单元之间的第二电阻。

可选的，所述低通滤波器包括：滤波电感和滤波电容；

所述滤波电感的一端与所述开关单元连接，所述滤波电感的另一端与所述谐振电路连接；

所述滤波电容的一端与所述谐振电路连接，所述滤波电容的另一端与所述参考电源端连接。

可选的，所述谐振电路包括：至少一个谐振电容，所述谐振电容的一端与所述低通滤波器连接，所述谐振电容的另一端与所述正极输入端或所述负极输入端连接。

可选的，所述预驱电路包括：两个驱动组件，且所述两个驱动组件分别通过所述谐振电路与所述正极输入端和所述负极输入端连接；

所述谐振电路包括：两个谐振电容，且所述两个谐振电容的一端分别与所述两个驱动组件中的低通滤波器连接，所述两个谐振电容的另一端分别与所述正极输入端和所述负极输入端连接。

可选的，所述信号提供电路包括：单片机。

另一方面，提供了一种旋转变压装置，所述旋转变压装置包括：旋转变压器，以及如上述方面所述的驱动电路；所述旋转变压器包括：激励绕组；

其中，所述驱动电路与所述激励绕组连接，所述驱动电路用于产生激励电压，并将所述激励电压传输至所述激励绕组，以驱动所述旋转变压器工作。

综上所述，本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果至少可以包括：

提供了一种旋转变压器的驱动电路、旋转变压装置。该驱动电路中，信号提供电路可以基于电源电路提供的供电电压，向预驱电路提供激励信号。预驱电路可以基于该激励信号，交替对电源电路提供的供电电压和参考电压进行低通滤波处理。谐振电路可以对低通滤波处理得到的电压进行谐振升压处理，得到幅值大于供电电压幅值的激励电压。即，预驱电路和谐振电路可以配合工作，以在激励信号和供电电压的控制下，生成驱动旋转变压器工作所需的较大幅值的激励电压。如此，可以仅设置一个电源电路，同时向信号提供电路和预驱电路加载相同的供电电压。进而，该驱动电路的结构可以较为简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还能够根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种旋转变压器的等效结构图；

图2是本实用新型实施例提供的一种旋转变压器的驱动电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种驱动电路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的又一种驱动电路的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的再一种驱动电路的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的再一种驱动电路的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的再一种驱动电路的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的一种旋转变压装置的结构示意图。

附图中的各个标号说明如下：

10-旋转变压器，00-旋转变压器的驱动电路；

Z1-激励绕组，Z2-正弦绕组，Z3-余弦绕组；

01-电源电路，02-信号提供电路，03-预驱电路，04-谐振电路；

031-驱动组件，0311-驱动单元，0312-开关单元，0313-低通滤波器；

U1-半桥驱动芯片，R1-第一电阻，R2-第二电阻，L1-滤波电感，C1-滤波电容，C2-谐振电容，L0-激励绕组等效电感，R0-激励绕组等效电阻，Q1-第一开关管，Q2-第二开关管，Z1+-正极输入端，Z1--负极输入端，Vpor-供电电源端，GND-地端。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在电动汽车或其他工业领域中，常采用旋转变压器来测量待测旋转物体的角度和转速。图1示出了一种旋转变压器的结构示意图，参考图1可以看出，旋转变压器10一般包括定子和转子。

其中，定子包括一个定子绕组，又称为激励绕组Z1。转子包括转子绕组，转子绕组包括正弦绕组Z2和余弦绕组Z3。激励绕组Z1可以作为旋转变压器10的原边，用于接收激励电压。正弦绕组Z2和余弦绕组Z3可以作为旋转变压器10的副边，用于通过与激励绕组Z1之间的电磁耦合获得感应电压，且正弦绕组Z2获得的感应电压和余弦绕组Z3获得的感应电压的相位差为90度。在转子转动下，激励绕组Z1、正弦绕组Z2和余弦绕组Z3的角位移会随之发生变化，这也是与普通变压器的区别所在。相应的，正弦绕组Z2获得的感应电压和余弦绕组Z3获得的感应电压则会发生变化，且正弦绕组Z2获得的感应电压的幅值与转子的转角(如，图中标识的α)成正弦函数关系，余弦绕组Z3获得的感应电压的幅值与转子的转角成余弦函数关系。然后，可以通过对该感应电压解码以测量待测信息(如，角度)。即，激励电压是指旋转变压器10的输入电压，感应电压是指旋转变压器10的输出电压。

其中，旋转变压器10所需激励电压的电压有效值一般为4Vrms或7Vrms，Vrms表示电压的均方根。激励电压对应的激励电流一般位于100毫安(mA)至300mA之间。以电压有效值为7Vrms为例可知，提供激励电压的驱动电路生成的激励电压的差分幅值一般需要约为7*1.414≈10伏特(V)。

在此基础上，若采用背景技术的运算放大器对激励信号进行电压放大和电流放大，则理论上需要向运算放大器提供的供电电压至少要10V。再考虑到运算放大器中三极管压降、运放内部压降和激励电流等参数，提供给运算放大器的供电电压往往需要在10V以上，以保证驱动电路生成的激励电压的波形不畸变不失真。如，一般需要向运算放大器提供15V或18V的供电电压。而由于向用于产生激励信号的单片机提供的供电电压一般需保持在5V左右，因此如背景技术中，目前的驱动电路需要设置两个电源，以分别为单片机和运算放大器提供所需的供电电压。这样，不仅会造成驱动电路的结构复杂，制造成本较大，而且还会导致运算放大器在较大的供电电压驱动下，功率损耗较大。

本实用新型实施例提供了一种驱动电路，其可以在一个电源电路(即，上述实施例记载的电源)提供的较小的供电电压驱动下，生成旋转变压器所需的较大的激励电压。该驱动电路的结构简单，制造成本较低，且功率损耗较低。

图2是本实用新型实施例提供的一种旋转变压器的驱动电路的结构示意图。如图2所示，该驱动电路00包括：电源电路01、信号提供电路02、预驱电路03和谐振电路04。

电源电路01分别与信号提供电路02和预驱电路03连接。该电源电路01用于向信号提供电路02和预驱电路03加载供电电压。

信号提供电路02还与预驱电路03连接。该信号提供电路02用于在供电电压的驱动下，向预驱电路03提供激励信号。

例如，该信号提供电路02可以为上述实施例记载的单片机。生成的激励信号可以为正弦波脉冲宽度调制(Sine Pulse-Width Modulation，SPWM)信号。

预驱电路03还分别与谐振电路04和参考电源端连接。该预驱电路03用于在激励信号的驱动下，交替对供电电压和参考电源端提供的参考电压进行低通滤波处理，得到具有目标频率的预驱电压Pre_EXT，并将预驱电压Pre_EXT传输至谐振电路04。低通滤波处理是指将高频载波信号滤除的处理方式。

例如，在本实用新型实施例中，参考电源端可以为图2所示的地端GND，相应的，参考电压可以为0V。当然，在一些其他实施例中，参考电源端还可以为所提供电压不为0但小于供电电压的其他电源端。如，下拉电源端VGL。下述实施例均以参考电源端为地端GND为例进行说明。

其中，预驱电路03生成的预驱电压Pre_EXT小于供电电压，此处是指预驱电压Pre_EXT的幅值小于供电电压的幅值。且，预驱电压Pre_EXT的目标频率与激励信号的基波频率可以相同。如，一般可以为10千赫兹(KHz)。

谐振电路04还用于与激励绕组Z1连接。该谐振电路04用于基于激励绕组Z1中的电感值和内阻值，对预驱电压Pre_EXT进行谐振升压处理，得到具有目标频率的激励电压EXT，并将激励电压EXT传输至激励绕组Z1，以驱动旋转变压器工作。旋转变压器工作原理可以参考上述实施例记载，不再赘述。

其中，谐振电路04生成的激励电压EXT大于供电电压，此处是指激励电压EXT的幅值大于供电电压的幅值。即，谐振电路04可以将预驱电压Pre_EXT放大为旋转变压器工作所需的较大激励电压，但不改变预驱电压Pre_EXT的频率。且，放大后的激励电压大于供电电压。相应的，相对于相关技术而言，在本实用新型实施例中，电源电路01向预驱电路03加载的供电电压可以较小。

基于此，假设电源电路01向信号提供电路02加载的供电电压为5V，即信号提供电路02生成激励信号所需的供电电压为5V，则可以通过灵活设置谐振电路04的放大能力，使得预驱电路03和谐振电路04配合工作，也在该5V供电电压的驱动下，将激励信号的电压幅值放大为旋转变压器10工作所需的激励电压EXT的幅值，如10V。进而，如图2所示，可以使得电源电路01向信号提供电路02和预驱电路03均加载5V的供电电压。进而，预驱电路03与信号提供电路02可以共用该一个电源电路01，驱动电路00的整体结构简单，制造成本较低，且预驱电路03在该较小的5V供电电压驱动下功率损耗也相应降低。

需要说明的是，激励绕组Z1可以等效为串联的一个电感和一个电阻，谐振电路04的放大能力与该电感的电感值和该电阻的电阻值相关。如此，可以通过选择合适规格的旋转变压器与本实用新型实施例提供的驱动电路匹配，以使得该驱动电路00可以基于较小的一个供电电压可靠生成所需的激励电压。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种旋转变压器的驱动电路，该驱动电路包括电源电路、信号提供电路、预驱电路和谐振电路。其中，信号提供电路可以基于电源电路提供的供电电压，向预驱电路提供激励信号。预驱电路可以基于该激励信号，交替对电源电路提供的供电电压和参考电压进行低通滤波处理。谐振电路可以对低通滤波处理得到的电压进行谐振升压处理，得到幅值大于供电电压幅值的激励电压。即，预驱电路和谐振电路可以配合工作，以在激励信号和供电电压的控制下，生成驱动旋转变压器工作所需的较大幅值的激励电压。如此，可以仅设置一个电源电路，同时向信号提供电路和预驱电路加载相同的供电电压。进而，该驱动电路的结构可以较为简单。

图3是本实用新型实施例提供的另一种驱动电路的结构示意图。结合图1和图3可以看出，激励绕组Z1可以具有正极输入端Z1+和负极输入端Z1-。在此基础上，预驱电路03可以包括：至少一个驱动组件031，该驱动组件031可以通过谐振电路04与正极输入端Z1+或负极输入端Z1-连接。

即，如图3所示，预驱电路03可以包括：两个驱动组件031，该两个驱动组件031可以分别通过谐振电路04与正极输入端Z1+和负极输入端Z1-连接。即，两个驱动组件031中，一个驱动组件031可以通过谐振电路04与正极输入端Z1+连接，另一个驱动组件031可以通过谐振电路04与负极输入端Z1-连接。

或者，如图4所示，预驱电路03可以包括：一个驱动组件031，该一个驱动组件031可以通过谐振电路04与正极输入端Z1+或负极输入端Z1-连接。图4示出的一个驱动组件031通过谐振电路04与正极输入端Z1+连接。当然，在一些实施例中，该一个驱动组件031可以通过谐振电路04与负极输入端Z1-连接。

继续参考图3和图4可以看出，在本实用新型实施例中，驱动组件031可以包括：驱动单元0311、开关单元0312和低通滤波器0313。

其中，驱动单元0311可以分别与信号提供电路02和开关单元0312连接。该驱动单元0311可以用于对激励信号进行放大处理，得到开关控制信号，并向开关单元0312传输该开关控制信号。此处，放大处理可以是指：将激励信号的电压幅值和电流幅值放大，但不改变激励信号的信号波形。即，传输至开关单元0312的开关控制信号的电压幅值可以大于激励信号的电压幅值，开关控制信号的电流幅值可以大于激励信号的电流幅值，且开关控制信号的信号波形与激励信号的信号波形一致。如，均为SPWM信号。

因包括单片机的信号提供电路02提供的激励信号的电压幅值和电流幅值一般较小，即单片机的驱动能力一般较小，故通过设置驱动单元0311将激励信号放大后再传输至开关单元0312，可以实现对开关单元0312的可靠驱动。

开关单元0312还可以通过供电电源端Vpor与电源电路01连接，且还可以分别与参考电源端GND和低通滤波器0313连接。该开关单元0312可以用于响应于开关控制信号，将参考电压和供电电压交替传输至低通滤波器0313。

例如，开关单元0312可以响应于第一电位的开关控制信号，控制供电电源端Vpor与低通滤波器0313导通，以使供电电源端Vpor从电源电路01接收到的供电电压(如，5V电压)传输至低通滤波器0313。以及，该开关单元0312可以响应于第二电位的开关控制信号，控制参考电源端GND与低通滤波器0313导通，以使参考电源端GND提供的0V参考电压传输至低通滤波器0313。第一电位和第二电位中，一个电位可以为高电位，另一个电位可以为低电位。

需要说明的是，在激励信号为SPWM信号的前提下，写入至低通滤波器0313的信号也可以为SPWM信号，且写入至低通滤波器0313的SPWM信号的最大电压幅值为供电电压，最小电压幅值为参考电压。

低通滤波器0313还可以与谐振电路04连接。低通滤波器0313可以用于对参考电压和供电电压进行低通滤波处理，得到具有目标频率的预驱电压Pre_EXT，并将预驱电压Pre_EXT传输至谐振电路04。即，结合上述实施例记载，低通滤波器0313可以将交替写入的供电电压和参考电压组成的波形中的高频载波信号滤除，从而得到具有目标频率的预驱电压Pre_EXT。

需要说明的是，在图1所示旋转变压器10的结构基础上，信号提供电路02向两个驱动组件031提供的激励信号的相位差可以为180度。在此基础上，该两个驱动组件031生成的预驱电压Pre_EXT的相位差也为180度，谐振电路04基于该两个驱动组件031生成的预驱电压Pre_EXT，进一步生成的激励电压EXT的相位差也为180度。即，谐振电路04向正极输入端Z1+传输的激励电压EXT和向负极输入端Z1-传输的激励电压EXT的相位差为180度。

其中，图3和图4中，将正极输入端Z1+通路上的激励信号标识为“激励信号+”；将预驱电压Pre_EXT标识为“Pre_EXT+”，可以称为激励正预驱电压；将激励电压EXT标识为“EXT+”，可以称为正激励电压。以及，将负极输入端Z1-通路上的激励信号标识为“激励信号-”；将预驱电压Pre_EXT标识为“Pre_EXT-”，可以称为激励负预驱电压；将激励电压EXT标识为“EXT-”，可以称为负激励电压。也即是，“激励信号+”和“激励信号-”的相位差为180度；激励正预驱电压“Pre_EXT+”和激励负预驱电压“Pre_EXT-”的相位差为180度；以及，正激励电压“EXT+”和负激励电压“EXT-”的相位差为180度。

可选的，参考图3和图4还可以看出，在本实用新型实施例中，信号提供电路02可以包括：单片机。当然，在一些实施例中，该信号提供电路02也可以为用于产生激励信号的芯片，如型号为AD12S1200的旋转变压器专用芯片。

以图3所示结构为例，图5示出了再一种驱动电路的结构示意图。以图4所示结构为例，图6示出了再一种驱动电路的结构示意图。

参考图5和图6可以看出，在本实用新型实施例中，驱动组件031包括的驱动单元0311可以为半桥驱动芯片U1。该半桥驱动芯片U1的输入端可以与信号提供电路02连接，半桥驱动芯片U1的输出端可以与开关单元0312连接。

此外，从图5和图6中也可以看出，半桥驱动芯片U1可以具有两个输出端，其中一个输出端可以向开关单元0312传输第一电位的开关控制信号，另一个输出端可以向开关单元0312传输第二电位的开关控制信号。

继续参考图5和图6可以看出，在本实用新型实施例中，开关单元0312可以包括：第一开关管Q1和第二开关管Q2。

第一开关管Q1的栅极可以与驱动单元0311连接，第一开关管Q1的第一极可以与供电电源端Vpor连接，第一开关管Q1的第二极可以与低通滤波器0313连接。

第二开关管Q2的栅极可以与驱动单元0311连接，第二开关管Q2的第一极可以与参考电源端GND连接，第二开关管Q2的第二极可以与低通滤波器0313连接。

结合上述实施例记载可知，第一开关管Q1的栅极和第二开关管Q2的栅极可以分别与半桥驱动芯片U1的两个输出端连接，以分别接收第一电位的开关控制信号和第二电位的开关控制信号。第一开关管Q1用于控制来自供电电源端Vpor的供电电压传输至低通滤波器0313，第二开关管Q2用于控制参考电压传输至低通滤波器0313。

并且，第一开关管Q1和第二开关管Q2可以为响应于不同电位导通的开关管。即，第一开关管Q1和第二开关管Q2中，一个开关管Q1可以响应于第一电位的开关控制信号导通，且响应于第二电位的开关控制信号关断；另一个开关管可以响应于第二电位的开关控制信号导通，且响应于第一电位的开关控制信号关断。如此，第一开关管Q1和第二开关管Q2可以交替导通，从而将供电电压和参考电压交替写入低通滤波器0313。

可选的，第一开关管Q1和第二开关管Q2可以包括：图中所示的金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)、继电器或开关晶体管。以第一开关管Q1和第二开关管Q2均为开关晶体管为例，该两个开关管中，一个开关管可以为N型开关晶体管，另一个开关管可以为P型开关晶体管。其中，N型开关晶体管响应于高电位导通；P型开关晶体管响应于低电位导通。

继续参考图5和图6可以看出，在本实用新型实施例中，低通滤波器0313可以包括：滤波电感L1和滤波电容C1。

其中，滤波电感L1的一端可以与开关单元0312连接，滤波电感L1的另一端可以与谐振电路04连接。

滤波电容C1的一端可以与谐振电路04连接，滤波电容C1的另一端可以与参考电源端GND连接。

结合第一开关管Q1和第二开关管Q2的连接方式可知，参考图5和图6可知，滤波电感L1的一端其实是与第一开关管Q1的第二极连接。以及，滤波电容C1的另一端可以与第二开关管Q2的第一极连接至同一个参考电源端GND。

在图5和图6所示结构基础上，经低通滤波器0313低通滤波处理后得到的预驱电压Pre_EXT的电压幅值可以为：Vpor1/2*调制比。其中，Vpor1可以是指供电电压的电压值，调制比为激励信号的调制比，调制比大于0且小于等于1。

如，假设激励信号的调制比为1，且Vpor1为5V，则最终得到的预驱电压Pre_EXT的电压幅值为：Vpor1/2＝5/2＝2.5V。由此也可以看出，该预驱电压Pre_EXT小于供电电压。激励正预驱电压“Pre_EXT+”和激励负预驱电压“Pre_EXT-”的电压幅值相等，仅如上述实施例记载，两者相位差为180度。

继续参考图5和图6可以看出，在本实用新型实施例中，驱动组件031还可以包括：串联于第一开关管Q1和驱动单元0311之间的第一电阻R1，以及串联于第二开关管Q2和驱动单元0311之间的第二电阻R2。即，串联于第一开关管Q1的栅极与半桥驱动芯片U1的一个输出端之间的第一电阻R1，以及串联于第二开关管Q2的栅极与半桥驱动芯片U1的另一个输出端之间的第二电阻R2。

基于电阻的性能可知，此处设置的第一电阻R1和第二电阻R2可以用于稳定驱动单元0311向开关单元0312传输的开关控制信号，且还可以起到限流作用，提高开关单元0312的工作稳定性。

可选的，该第一电阻R1和/或第二电阻R2可以与驱动单元0311集成设置。即，第一电阻R1和/或第二电阻R2可以属于驱动单元0311的一部分。如此，可以进一步简化驱动电路的结构，节省驱动电路的制造成本。

即，参考图5，其示出的预驱电路03包括：两个半桥驱动芯片，四个开关管，两个滤波电感，两个滤波电容，以及四个电阻。参考图6，其示出的预驱电路03包括：一个半桥驱动芯片，两个开关管，一个滤波电感，一个滤波电容，以及两个电阻。

继续参考图5和图6可以看出，在本实用新型实施例中，谐振电路04可以包括：至少一个谐振电容C2，谐振电容C2的一端与低通滤波器0313连接，谐振电容C2的另一端与正极输入端Z1+或负极输入端Z1-连接。

即，如图5所示，在包括两个驱动组件031的前提下，谐振电路04可以包括：两个谐振电容C2，该两个谐振电容C2的一端可以分别与两个驱动组件031中的低通滤波器0313连接，该两个谐振电容C2的另一端可以分别与正极输入端Z1+和负极输入端Z1-连接。

或者，如图7所示，在包括两个驱动组件031的前提下，谐振电路04可以包括一个谐振电容C2，该一个谐振电容C2的一端可以与两个驱动组件031中，一个驱动组件031的低通滤波器0313连接，该一个谐振电容C2的另一端可以与正极输入端Z1+或负极输入端Z1-连接。且，该一个谐振电容C2连接的低通滤波器0313为与该谐振电容C2连接的输入端对应连接的低通滤波器。如，参考图7，其示出的一个谐振电容C2串联于正极输入端Z1+和对应的驱动组件031中的低通滤波器0313之间。当然，在一些实施例中，该一个谐振电容C2也可以串联于负极输入端Z1-和对应的驱动组件031中的低通滤波器0313之间。

在包括一个驱动组件031的前提下，谐振电路04相应的可以包括：图6示出的一个谐振电容C2，该一个谐振电容C2的一端可以与该一个驱动组件031种的低通滤波器0313连接，该一个谐振电容C2的另一端可以与该驱动组件031对应连接的正极输入端Z1+或负极输入端Z1-连接。如，图6示出的该一个谐振电容C2的另一端与正极输入端Z1+连接。

其中，图5至图7还示出了激励绕组Z1等效后的电感L0和电阻R0。从图中可以看出，电感L0的一端可以作为激励绕组Z1的正极输入端Z1+与对应的谐振电容C2的另一端连接。电感L0的另一端可以与电阻R0的一端连接。电阻R0的另一端可以作为激励绕组Z1的负极输入端Z1-与对应的谐振电容C2的另一端连接(可参考图5)，或者，与参考电源端GND连接(可参考图6)，又或者，与低通滤波器0313中滤波电感L1的另一端直接连接(可参考图7)。此外，需要说明的是，图5至图7未示出信号提供电路02。

在图5至图7基础上可知，谐振电容C2与激励绕组Z1等效后的电感L0和电阻R0可以组成谐振升压电路。谐振电容C2的设置是用于使得激励电压EXT的频率与预驱电压Pre_EXT的目标频率尽可能保持一致，即使得激励电压EXT的频率也为目标频率。对于图5所示结构而言，激励电压EXT的频率f满足：

其中，L01是指电感L0的电感值，C20是指谐振电容C2的电容值。电感L0的电感值和电阻R0的电阻值均取决于旋转变压器的选型。基于公式(1)可知，可以通过灵活设置谐振电容C2的电容值C20以使得生成的激励电压EXT的频率等于目标频率。f一般可以为10kHz。此外，电感L0的电感值和电阻R0的电阻值影响了旋转变压器的品质因数。并且，该品质因数Q一般满足：

其中，R01是指电阻R0的电阻值。品质因数Q一般大于2且小于4，如可以为3。当然，在一些实施例中，品质因数Q也可以大于4。该品质因数Q进一步影响了谐振升压电路的最大放大倍数。并且该最大放大倍数Gain一般满足：

基于上述公式(3)可知，品质因数Q越大，最大放大倍数Gain越大。进而，在选择旋转变压器时，可以尽量选择品质因数较大的旋转变压器。结合上述实施例记载可知，本实用新型实施例记载的驱动电路向激励绕组Z1传输的激励电压的幅值最大可以为：

基于此，假设旋转变压器所需的激励电压EXT的电压有效值为7Vrms，即所需的激励电压EXT的差分幅值为10V，并且品质因数Q为2，则可以采用图5或图7所示结构，控制信号提供电路02提供的激励信号的调制比为1，供电电压的最低幅值Vpor1为4.5V，使得预驱电压Pre_EXT的电压幅值为2.5，以以控制驱动电路生成差分幅值约为10V的激励电压。在此基础上，电源电路01即可以向预驱电路03也提供5V的供电电压，这与向信号提供电路02提供的供电电压大小相同。进而，可以仅设置一个电源电路01。当然，若品质因数Q为4，则在采用5V供电电压向预驱电路03供电，且激励信号的调制比为1，即预驱电压Pre_EXT的电压幅值为2.5的基础上，可以直接采用图6所示结构，以控制驱动电路生成差分幅值约为10V的激励电压。

基于上述实施例可知，本实用新型实施例中，用于放大激励信号的电压幅值和电流幅值的电路可以包括：预驱电路03和谐振电路04两部分。其中，预驱电路03可以用于对激励信号的电流幅值进行放大。谐振电路04可以用于对激励信号的电压幅值进行放大，从而生成满足旋转变压器的较大幅值的激励电压。该放大后的激励电压的幅值大于供电电压的幅值。当然，在一些实施例中，图5至图7所示的预驱电路03结构也可以替换为串联的运算放大器和推挽电路，或者替换为具备大电流输出能力的运算放大器。

因本实用新型实施例记载的驱动电路中，可以复用向信号提供电路02加载供电电压的电源电路01，向预驱电路03提供相同的供电电压，即可以仅设置一个电源电路01，故可以降低制造成本，简化驱动电路架构。此外，相对于相关技术中15V或18V的供电电压，采用较小的供电电压(约5V)向驱动电路供电，可以降低旋转变压器的驱动电路的功率损耗。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种旋转变压器的驱动电路，该驱动电路包括电源电路、信号提供电路、预驱电路和谐振电路。其中，信号提供电路可以基于电源电路提供的供电电压，向预驱电路提供激励信号。预驱电路可以基于该激励信号，交替对电源电路提供的供电电压和参考电压进行低通滤波处理。谐振电路可以对低通滤波处理得到的电压进行谐振升压处理，得到幅值大于供电电压幅值的激励电压。即，预驱电路和谐振电路可以配合工作，以在激励信号和供电电压的控制下，生成驱动旋转变压器工作所需的较大幅值的激励电压。如此，可以仅设置一个电源电路，同时向信号提供电路和预驱电路加载相同的供电电压。进而，该驱动电路的结构可以较为简单。

图8是本实用新型实施例提供的一种旋转变压装置的结构示意图。如图8所示，该旋转变压装置包括：旋转变压器10，以及如图2至图7任一所示的驱动电路00。结合图1可知，该旋转变压器10包括：激励绕组Z1。

其中，驱动电路00与激励绕组Z1连接。该驱动电路00用于产生激励电压，并将激励电压传输至激励绕组Z1，以驱动旋转变压器10工作。

应当理解的是，本实用新型实施例的实施方式部分使用的术语仅用于对本实用新型的实施例进行解释，而非旨在限定本实用新型。除非另作定义，本实用新型的实施方式使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

例如，术语“第一”、“第二”、第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

同样，“至少一个”的含义是指一个或一个以上。“多个”的含义是指两个或两个以上。

“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。

“上”、“下”、“左”或者“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

“和/或”，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转变压器的驱动电路，其特征在于，所述旋转变压器(10)包括：激励绕组(Z1)；所述驱动电路(00)包括：电源电路(01)、信号提供电路(02)、预驱电路(03)和谐振电路(04)；

所述电源电路(01)分别与所述信号提供电路(02)和所述预驱电路(03)连接，并用于向所述信号提供电路(02)和所述预驱电路(03)加载供电电压；

所述信号提供电路(02)还与所述预驱电路(03)连接，并用于在所述供电电压的驱动下，向所述预驱电路(03)提供激励信号；

所述预驱电路(03)还分别与所述谐振电路(04)和参考电源端连接，并用于在所述激励信号的驱动下，交替对所述供电电压和所述参考电源端提供的参考电压进行低通滤波处理，得到具有目标频率的预驱电压，并将所述预驱电压传输至所述谐振电路(04)，所述预驱电压小于所述供电电压；

所述谐振电路(04)还用于与所述激励绕组(Z1)连接，并用于基于所述激励绕组(Z1)中的电感值和内阻值，对所述预驱电压进行谐振升压处理，得到具有所述目标频率的激励电压，并将所述激励电压传输至所述激励绕组(Z1)，以驱动所述旋转变压器(10)工作，所述激励电压大于所述供电电压。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述激励绕组(Z1)具有正极输入端(Z1+)和负极输入端(Z1-)；所述预驱电路(03)包括：至少一个驱动组件(031)，所述驱动组件(031)通过所述谐振电路(04)与所述正极输入端(Z1+)或所述负极输入端(Z1-)连接，且所述驱动组件(031)包括：驱动单元(0311)、开关单元(0312)和低通滤波器(0313)；

所述驱动单元(0311)分别与所述信号提供电路(02)和所述开关单元(0312)连接，所述驱动单元(0311)用于对所述激励信号进行放大处理，得到开关控制信号，并向所述开关单元(0312)传输所述开关控制信号；

所述开关单元(0312)还通过供电电源端(Vpor)与所述电源电路(01)连接，且还分别与所述参考电源端和所述低通滤波器(0313)连接，所述开关单元(0312)用于响应于所述开关控制信号，将所述参考电压和所述供电电压交替传输至所述低通滤波器(0313)；

所述低通滤波器(0313)还与所述谐振电路(04)连接，所述低通滤波器(0313)用于对所述参考电压和所述供电电压进行低通滤波处理，得到具有所述目标频率的预驱电压，并将所述预驱电压传输至所述谐振电路(04)。

3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动单元(0311)包括：半桥驱动芯片(U1)；

所述半桥驱动芯片(U1)的输入端与所述信号提供电路(02)连接，所述半桥驱动芯片(U1)的输出端与所述开关单元(0312)连接。

4.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述开关单元(0312)包括：第一开关管(Q1)和第二开关管(Q2)；

所述第一开关管(Q1)的栅极与所述驱动单元(0311)连接，所述第一开关管(Q1)的第一极与所述供电电源端(Vpor)连接，所述第一开关管(Q1)的第二极与所述低通滤波器(0313)连接；

所述第二开关管(Q2)的栅极与所述驱动单元(0311)连接，所述第二开关管(Q2)的第一极与所述参考电源端连接，所述第二开关管(Q2)的第二极与所述低通滤波器(0313)连接。

5.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动组件(031)还包括：

串联于所述第一开关管(Q1)和所述驱动单元(0311)之间的第一电阻(R1)，以及串联于所述第二开关管(Q2)和所述驱动单元(0311)之间的第二电阻(R2)。

6.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述低通滤波器(0313)包括：滤波电感(L1)和滤波电容(C1)；

所述滤波电感(L1)的一端与所述开关单元(0312)连接，所述滤波电感(L1)的另一端与所述谐振电路(04)连接；

所述滤波电容(C1)的一端与所述谐振电路(04)连接，所述滤波电容(C1)的另一端与所述参考电源端连接。

7.根据权利要求2至6任一所述的驱动电路，其特征在于，所述谐振电路(04)包括：至少一个谐振电容(C2)，所述谐振电容(C2)的一端与所述低通滤波器(0313)连接，所述谐振电容(C2)的另一端与所述正极输入端(Z1+)或所述负极输入端(Z1-)连接。

8.根据权利要求7所述的驱动电路，其特征在于，所述预驱电路(03)包括：两个驱动组件(031)，且所述两个驱动组件(031)分别通过所述谐振电路(04)与所述正极输入端(Z1+)和所述负极输入端(Z1-)连接；其中，所述信号提供电路(02)向所述两个驱动组件(031)提供的激励信号的相位差为180度；

所述谐振电路(04)包括：两个谐振电容(C2)，且所述两个谐振电容(C2)的一端分别与所述两个驱动组件(031)中的低通滤波器(0313)连接，所述两个谐振电容(C2)的另一端分别与所述正极输入端(Z1+)和所述负极输入端(Z1-)连接。

9.根据权利要求1至6任一所述的驱动电路，其特征在于，所述信号提供电路(02)包括：单片机。

10.一种旋转变压装置，其特征在于，所述旋转变压装置包括：旋转变压器(10)，以及如权利要求1至9任一所述的驱动电路(00)；所述旋转变压器(10)包括：激励绕组(Z1)；

其中，所述驱动电路(00)与所述激励绕组(Z1)连接，所述驱动电路(00)用于产生激励电压，并将所述激励电压传输至所述激励绕组(Z1)，以驱动所述旋转变压器(10)工作。

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