基于au6802n1的旋轉變壓器信號接口電路設計

　　反饋濾波調理電路設計

　　旋轉變壓器輸出的正余弦信號是不能直接送給rdc的，里面可能含有許多干擾信號，必須經(jīng)過(guò)調理濾波，滿(mǎn)足要求之后，才能送給rdc。反饋調理濾波電路有4個(gè)功能：設定輸入增益、抑制共模干擾、過(guò)濾外界噪音干擾、檢測s1-s4斷線(xiàn)故障。

　　輸入增益的選取原則為：根據旋變信號(s1-s4)電壓級別，將信號調整到大概為2-3倍的vp-p，才能送給au6802n1。由此可確定增益g的大小，同時(shí)g滿(mǎn)足如下計算公式：

(4)

　　電阻ri1、ri2選用精度與輸出數據分辨率有關(guān)。輸出數據分辨率為10位時(shí)，電阻精度≤1%;分辨率為12位時(shí)，電阻精度≤0.25%。

　　電路中, 兩個(gè)電容cc的參數相同，起抑制共模干擾信號的作用;電容cn 和兩個(gè)ri1電阻構成了低通濾波器，過(guò)濾外界噪音干擾，濾波器定時(shí)常數由外部環(huán)境決定，計算公式為：

(5)

　　直流電源vext和電阻rbh、rbl起檢測信號線(xiàn)s1-s4斷線(xiàn)故障的作用，取值通常在小于旋變輸出阻抗范圍內盡可能大。

　　結合表1、公式(4)和(5)，本設計選取反饋濾波調理電路各參數為：ri1=200k/1‰，ri2=20k/1‰，cn=100pf，rh=68k，rl=20k，cc=1000pf。

　　旋變勵磁信號反饋給r1e、r2e時(shí)，必須串入電阻進(jìn)行分壓，分壓之后的電壓不能超過(guò)au6802n1供電電源vcc。本設計取rr1=rr2=240k。此外，當旋轉變壓器信號s1-s3和s2-s4的激勵單元和激勵旋轉變壓器的外部輸入信號r1e與r2e間有相位差，則r/d轉換器的環(huán)路增益會(huì )相應地下降。通常相位差>10°這可以通過(guò)增加電容調節電路相位差。由表1可知，勵磁信號輸入相移-5°，可以不加電容進(jìn)行相位補償。

　　dsp接口電路設計

　　dsp接口電路為轉速數字信號提供了方便的接口。數據傳送方式分為三種：并行i/o口模式，abz脈沖模式，spi通信模式。本設計采用后兩種方式。由于au6802n1的輸出數字信號為5v電平，dsp為3.3v電平，因此中間需要加入電平轉換芯片，保證電平的匹配。

　　如圖5所示，為au6802n1硬件接口電路板。提供了四種接口：分別為電源接口、旋變接口、abz脈沖信號接口和spi通信接口。電源接口提供給au6902n1的供電電壓+5v和旋變勵磁供電電壓±15v，旋變信號接口提供旋變勵磁信號和接受正余弦反饋信號，同時(shí)該板兼容兩種轉速信號輸出方式：spi通信方式和abz脈沖信號方式，實(shí)際應用時(shí)可供不同需要靈活選取，且互不沖突，易實(shí)現與dsp通信。

　　仿真與實(shí)驗研究

　　利用saber對au6802n1外圍主電路電路圖進(jìn)行仿真，激磁調理電路仿真結果如圖6所示。將硬件電路板應用在五對極永磁同步電機驅動(dòng)系統中，此時(shí)試驗中給定旋變勵磁信號為10khz，當電機工作在5000rpm時(shí)，測試結果為：圖7為au6802n1接收到的旋變正弦信號和余弦信號波形圖。圖8為au6802n1 以脈沖接口工作模式輸出給dsp控制器后，輸出的實(shí)際轉子位置波形圖。由此可見(jiàn)，該硬件電路及其參數設計正確可行。

　　圖6 激勵調理電路仿真波形

　　圖7 旋變正余弦信號波形

　　圖8 轉子位置波形圖

　　結語(yǔ)

　　基于多摩川公司的au6802n1所設計的旋轉變壓器信號接口電路簡(jiǎn)單可靠，信號輸出模式靈活，與dsp數字信號處理器之間接口方便。通過(guò)仿真和實(shí)驗可見(jiàn)，該接口電路輸出的位置信號波形品質(zhì)好，無(wú)毛刺并具備很強抗干擾能力，可實(shí)現位置檢測，并具有較高的精度，因此本文設計的au6802n1硬件接口電路及其參數正確可行。這在高可靠性和高速運行的交流伺服系統中，具有很高的應用價(jià)值。