用于電機控制應用的模數轉換器

用于電機控制應用的模數轉換器

設計師必須解決電流電壓監控、光編碼器反饋和旋轉變壓器――數字轉換等難題

在電機控制應用中，設計師必須解決電流電壓監控、光編碼器反饋和旋轉變壓器－數字轉換等難題。這些過(guò)程對需要精確控制電機轉速和機械運動(dòng)的應用來(lái)說(shuō)非常重要，比如工業(yè)流水線(xiàn)機器人和汽車(chē)助力駕駛等應用。

這些應用中所用的轉換器必須速度快、同步取樣、單調運算、無(wú)流水線(xiàn)延遲、體積小、功耗低（見(jiàn)圖1）。有些應用需要高壓隔離和安全操作，有些應用必須連接旋轉變壓器型位置檢測器。
逐次逼近A-D轉換器

光編碼器可以為伺服控制應用提供低成本、高精度的位置感應，比如，需要向控制器提供軸反饋以便為機械運動(dòng)精確定位的工業(yè)機器人和車(chē)床等伺服控制應用。這些應用需要同步取樣和快速環(huán)路建立時(shí)間，逐次逼近A-D轉換器是一個(gè)理想的選擇。圖2所示為一個(gè)逐次逼近A-D轉換器AD7266，它是一個(gè)12位2Msps，2通道的同步采樣模數轉換器。

∑－△ A-D轉換器

電機的轉速和位置可以通過(guò)監控電機每個(gè)相位的電流來(lái)判斷?！疲?A/D轉換器能非常精確地監控電流，因而對電機控制應用十分理想。在起重機、抽水機和鼓風(fēng)機等多種工業(yè)應用中，電機工作在高溫或危險環(huán)境。在這些應用中，內在安全性非常重要，必須隔離電流。

隔離電路和數模轉換電路集成在一起可以在單一封裝中實(shí)現高數據傳輸率、低功耗和電流隔離?！疲髡{制器提供串行位流數據格式--其按時(shí)平均值和輸入信號成正比--使它們容易隔離。圖3是隔離的∑－△調制器的一個(gè)實(shí)例。
旋轉變壓器

如圖4a所示，旋轉變壓器是一種通常在轉子上有初級繞組、在定子上有2個(gè)次級繞組的旋轉變壓器。圖4b的可變磁阻旋轉變壓器是一種特殊類(lèi)型，轉子上沒(méi)有繞組。
雖然初級繞組和次級繞組都在定子上，但是憑借這種設計，轉子隨著(zhù)角坐標的變化會(huì )在次級繞組上產(chǎn)生正弦波動(dòng)。無(wú)論哪種形式，旋轉變壓器輸出電壓（S3-S1，S2-S4）都有如下形式：

S3-S1 = EO sinΩt sinθ
S2-S4 = EO sinΩt cosθ

式中θ是軸交角，sinΩt是轉子激勵頻率，Eo是轉子激勵振幅。

在助力駕駛系統等汽車(chē)應用和溫度變化大的工業(yè)應用，如玻璃制造中，為保證在惡劣環(huán)境下的穩定性和機械運動(dòng)的精度定位，需要可靠的旋轉變壓器－數字轉換。