AMEYA360代理：納芯微NSOPA240x系列破解旋轉變壓器之“難”

隨著(zhù)市場(chǎng)對高精度、高性能電機控制技術(shù)的不斷追求，旋轉變壓器作為其核心部件之一，其精確測量角度位置和轉速的能力顯得尤為重要。

　　然而，旋轉變壓器驅動(dòng)電路的特殊要求一直是行業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。為解決這一挑戰，納芯微近日發(fā)布了全新的NSOPA240x系列運算放大器，旨在簡(jiǎn)化電路設計并提高系統魯棒性，為旋轉變壓器驅動(dòng)應用帶來(lái)創(chuàng )新性的解決方案。

　　旋轉變壓器作為一種電磁式傳感器，可用來(lái)精確測量角度位置和轉速，在工業(yè)電機控制、伺服器、機器人、電動(dòng)和混動(dòng)汽車(chē)中的動(dòng)力系統單元中得到了廣泛應用。特別是在電動(dòng)車(chē)輛中，旋轉變壓器可以為電機控制算法提供精確且穩定的位置信息，這對于確保電動(dòng)車(chē)輛在各種駕駛條件下的理想性能至關(guān)重要。通過(guò)其獨特的工作原理，旋轉變壓器能夠實(shí)時(shí)準確地反饋轉子的角度和速度，使電動(dòng)車(chē)輛的電機控制算法能夠精確調整電流輸出，實(shí)現平穩駕駛和即時(shí)響應。此外，旋轉變壓器具有耐高溫、機制簡(jiǎn)單可靠、尺寸小巧和成本低廉等優(yōu)勢，使其能夠適應電動(dòng)車(chē)輛緊湊的設計需求，并降低整體成本。

　　在實(shí)際應用中，旋轉變壓器驅動(dòng)電路的設計面臨多重挑戰。首先，需要滿(mǎn)足高電流輸出和高壓擺率的要求，以確保為旋轉變壓器提供穩定的激勵信號，其次，簡(jiǎn)化電路設計和提高系統魯棒性也是工程師們面臨的重要問(wèn)題。此外，復雜的噪聲環(huán)境和嚴格的安全性要求也給設計帶來(lái)了更多困難。

　　納芯微NSOPA240x大電流輸出運算放大器產(chǎn)品憑借其卓越的高增益帶寬和壓擺率，以及連續高輸出電流驅動(dòng)功能，滿(mǎn)足了旋轉變壓器初級線(xiàn)圈對低失真和差分高振幅激勵的嚴格要求。更重要的是，NSOPA240x內部集成了熱關(guān)斷和過(guò)流保護，不僅優(yōu)化了電路設計，也降低了系統成本，還顯著(zhù)提高了整體系統的可靠性和性能表現。

　　NSOPA240x產(chǎn)品系列的車(chē)規級別滿(mǎn)足AEC-Q100 Grade 1的可靠性要求，可在-40~125℃的嚴苛環(huán)境下勝任工作。不同的通道版本以滿(mǎn)足客戶(hù)不同需求，對應單通道有TO252-5封裝，雙通道版本有HTSSOP14封裝，如下表格所示

　　大電流輸出能力

　　適應各類(lèi)旋變原邊線(xiàn)圈的驅動(dòng)

　　輸出電流能力和輸出擺幅是衡量功率放大器驅動(dòng)能力最重要的指標之一，負載電流與輸出擺幅之間的關(guān)系直接決定在驅動(dòng)運放上的耗散功率。旋轉變壓器的勵磁原邊線(xiàn)圈通常是有很低的DCR (直流電阻)，通常小于100Ω，因此需要有較強的電流輸出能力才可以驅動(dòng)線(xiàn)圈，最高至200mA。NSOPA240x設計為最高400mA持續輸出電流能力，完全滿(mǎn)足各類(lèi)旋轉變壓器驅動(dòng)要求。

　　高輸出壓擺率

　　保證原邊線(xiàn)圈激勵信號不失真

　　壓擺率是反應運算放大器動(dòng)態(tài)響應性能的重要性能指標之一，對于正弦信號不失真的最低要求如以下公式所示：

　　對于不同類(lèi)型的旋轉變壓器的來(lái)說(shuō)，對于激勵信號的幅度和頻率要求都有所不同。以7Vrms，10kHz的激勵信號為例，根據上述公式的計算結果，保證不失真所需的最低壓擺率為0.6 V/μs左右。NSOPA240x壓擺率為5.5 V/μs,，可以滿(mǎn)足旋轉變壓器驅動(dòng)的大部分應用需求。

　　集成限流保護，過(guò)熱保護

　　提高旋變系統的可靠性，降低復雜性和成本

　　對于選旋轉變壓器原邊驅動(dòng)端這種幾百mA級別的功率級別，必須具有完善的保護措施，否則就會(huì )因為過(guò)熱等原因對系統產(chǎn)生嚴重的威脅甚至燒毀。NSOPA240x集成了熱關(guān)斷的保護功能，當芯片結溫超過(guò)173℃時(shí)，器件將被禁用，通過(guò)OTF/SH_DN狀態(tài)指示熱關(guān)斷事件發(fā)生。為了防止反復觸發(fā)，過(guò)溫關(guān)斷功能具有溫度滯回，結溫需要回落到155℃，器件才會(huì )被重新使能，OTF/SH_DN引腳狀態(tài)也隨之改變，指示熱關(guān)斷事件停止。

　　如下圖所示，NSOPA240x可以提供客戶(hù)系統級功能安全，可以同時(shí)指示短路到電源，短路到地。

　　除此之外，芯片中的每個(gè)運放都對PMOS(高側)和NMOS(低側)輸出晶體管進(jìn)行限流保護，因為過(guò)流可能發(fā)現在上管或者下管。且配備了兩個(gè)專(zhuān)用引腳(如圖中紅框所示)，可用來(lái)區分上管過(guò)流或下管過(guò)流，分別對應短路到地和短路到供電電壓的應用場(chǎng)景。當輸出電流回到正常值時(shí)，將同步釋放指示引腳，使系統輕松應對類(lèi)似ISO16750標準中規定的短路測試場(chǎng)景。