意法半導體首款用于電動(dòng)車(chē)輛旋轉變壓器的雙運算放大器

TSB582是意法半導體首款高壓大電流雙運算放大器，封裝小巧（帶裸露焊盤(pán)的SO8和帶有裸露焊盤(pán)和表面可濕的DFN8）。我們的團隊首先考慮將其用于電動(dòng)車(chē)輛的旋轉變壓器，或具有高功率交流電機或無(wú)刷直流電機的其他應用（能將機械運動(dòng)轉換為電氣數據），以確定電機位置并提高效率。此外，該運算放大器的尺寸以及與其他運算放大器的引腳兼容性使其成為一款出色的壓電執行器通用器件。因此，我們在2023年全球嵌入式系統展上推出了TSB582并在駕駛模擬演示中展示了新款Toronto Technology Tour。

為什么旋轉變壓器在電動(dòng)車(chē)輛中如此重要？

電機控制算法的精度

電動(dòng)車(chē)輛必須仔細調整發(fā)送到每個(gè)電機的電流，以提供理想性能。例如，當電動(dòng)車(chē)輛左轉時(shí)，電機控制算法必須快速準確地驅動(dòng)左右電機上的IGBT，以產(chǎn)生適當的扭矩，確保平穩的駕駛體驗。同樣，踩下油門(mén)時(shí)必須立即加速，了解車(chē)輪的確切位置將確保駕駛員能夠輕松控制汽車(chē)。簡(jiǎn)言之，車(chē)輪的精確位置對電機控制算法至關(guān)重要。那么，為什么工程師傾向于使用旋轉變壓器而非編碼器？

旋轉變壓器使用轉子中的初級線(xiàn)圈。除了這個(gè)參考線(xiàn)圈外，定子中還有兩個(gè)次級繞組，彼此呈90°放置。其中一個(gè)繞組被稱(chēng)為正弦繞組，因為系統報告其正弦振幅，而另一個(gè)是余弦繞組。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，交流電通過(guò)初級線(xiàn)圈，在移動(dòng)時(shí)，其電磁場(chǎng)激勵次級繞組。通過(guò)測量每個(gè)繞組的電流變化，可以獲得正弦和余弦函數。然后，程序可以通過(guò)正弦和余弦值應用反正切函數來(lái)獲得轉子的精確角度。

旋轉變壓器與電動(dòng)車(chē)輛普及

從旋轉變壓器內部的基本概況可以看出，這款傳感器速度快、性能穩定。由于機制和電子器件簡(jiǎn)單，也無(wú)需擔心有棘手的故障出現。這也解釋了為什么制造商都青睞于旋轉變壓器而非編碼器。旋轉變壓器的耐高溫特性使汽車(chē)制造商可以將旋轉變壓器放在離電機更近的地方，而不用擔心工作條件。如此一來(lái)，也滿(mǎn)足了制造商對于旋轉變壓器尺寸的要求。通過(guò)縮減設計和組件，團隊便能創(chuàng )造出更強大、更易于使用的產(chǎn)品。因此，對旋轉變壓器作進(jìn)一步的改進(jìn)還可繼續降低成本，使電動(dòng)車(chē)輛更易購置。

為什么TSB582在旋轉變壓器中如此受歡迎？

優(yōu)化材料清單

旋轉變壓器圖中的TSB582

了解了旋轉變壓器的工作原理，就很容易理解為什么工程師習慣在初級線(xiàn)圈上使用兩個(gè)運算放大器。然而，TSB582提供兩個(gè)通道，使設計人員僅需使用一個(gè)高電流運算放大器，從而將功率級減半并降低材料成本。此外，設計人員還可并行使用兩個(gè)通道，將輸出電流加倍至400 mA，以支持使用伺服電機或機械臂的工業(yè)應用。此外，TSB582還可與其他運算放大器實(shí)現引腳兼容，大大增加了其自身的實(shí)用性。只需進(jìn)行一次鑒定即可用于多種設計，由此降低了研發(fā)的成本。

惡劣條件保護

意法半導體演示輪

旋轉變壓器的另一個(gè)重要優(yōu)勢是其耐用性。TSB582配有輸出電流限制器以及短路和過(guò)溫保護，有助于應對更為惡劣的條件。例如，對于熱安全功能，器件會(huì )自動(dòng)關(guān)閉輸出功率級，使其冷卻下來(lái)。一旦溫度降至某一水平以下，便會(huì )重新啟動(dòng)。工程師不用操心添加安全措施，只要在規劃極端條件時(shí)加以利用即可。意法半導體數據手冊甚至包含了PCB布局建議和應用示例，以幫助設計人員開(kāi)展工作。