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，必須經過調理濾波，滿足要求之后，才能送給rdc。反饋調理濾波電路有4個功能：設定輸入增益、抑制共模干擾、過濾外界噪音干擾、檢測s1-s4斷線故障。

　　輸入增益的選取原則為：根據(jù)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g滿足如下計算公式：

(4)

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

　　電路中, 兩個電容cc的參數(shù)相同，起抑制共模干擾信號的作用;電容cn 和兩個ri1電阻構成了低通濾波器，過濾外界噪音干擾，濾波器定時常數(shù)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s1-s4斷線故障的作用，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(shù)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，必須串入電阻進行分壓，分壓之后的電壓不能超過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)路增益會相應地下降。通常相位差>10°這可以通過增加電容調節(jié)電路相位差。由表1可知，勵磁信號輸入相移-5°，可以不加電容進行相位補償。

　　dsp接口電路設計

　　dsp接口電路為轉速數(shù)字信號提供了方便的接口。數(shù)據(jù)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(shù)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，實際應用時可供不同需要靈活選取，且互不沖突，易實現(xiàn)與dsp通信。

　　仿真與實驗研究

　　利用saber對au6802n1外圍主電路電路圖進行仿真，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系統(tǒng)中，此時試驗中給定旋變勵磁信號為10khz，當電機工作在5000rpm時，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，輸出的實際轉子位置波形圖。由此可見，該硬件電路及其參數(shù)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

　　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單可靠，信號輸出模式靈活，與dsp數(shù)字信號處理器之間接口方便。通過仿真和實驗可見，該接口電路輸出的位置信號波形品質好，無毛刺并具備很強抗干擾能力，可實現(xiàn)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(shù)正確可行。這在高可靠性和高速運行的交流伺服系統(tǒng)中，具有很高的應用價值。