一种应用在EPS系统中旋转变压器信号硬件解码电路技术方案

本发明专利技术公开了一种应用在EPS系统中旋转变压器信号硬件解码电路，包括：旋变解码芯片、旋变激励信号推勉放大电路、旋转变压器、旋变输出信号处理电路和编码器信号处理电路。本发明专利技术对旋变解码芯片的输入和输出均做了特殊的信号处理，完全利用硬件电路将检测电机转子位置的旋转变压器输出信号直接解码成EPS控制器主控芯片常用的标准编码器信号，从而解决了基于编码器信号设计EPS控制器与使用旋转变压器检测电机转子位置的永磁同步电机之间的兼容问题，提高了基于旋转变压器的永磁同步电机应用灵活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及EPS电机控制器开发
，尤其涉及一种应用在EPS系统中旋转变压器信号硬件解码电路。
技术介绍
旋变电机因其抗冲击震动和温度湿度变化的能力很强，适用于工作环境恶劣的场合。随着旋变电机在工业、农业、航天等各领域的广泛应用，旋变电机在汽车电动助力转向系统领域也得到同步发展。但是，目前汽车EPS控制器的转子位置信号的接口形式多按光电编码器信号设计，导致了基于编码器信号设计EPS(Electric Power Steering，电动助力转向系统)控制器与旋转变压器信号之间无法兼容的问题，限制了基于旋转变压器的永磁同步电机在电动助力转向系统的应用。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种应用在EPS系统中旋转变压器信号硬件解码电路。本专利技术提出的一种应用在EPS系统中旋转变压器信号硬件解码电路，包括：旋变解码芯片、旋变激励信号推勉放大电路、旋转变压器、旋变输出信号处理电路和编码器信号处理电路；旋变激励信号推勉放大电路的输入端连接旋变解码芯片的励磁端，其输出端连接旋转变压器的输入端；旋变激励信号推勉放大电路获取旋转解码芯片的激励信号，并将其放大后输送给旋转变压器以激励旋转变压器进入工作状态对电机转子位置进行检测；旋变输出信号处理电路的输入端连接旋转变压器的输出端，其输出端连接旋变解码芯片的模拟输入端，旋变解码芯片的输出端连接编码器信号处理电路；旋变输出信号处理电路获取旋转变压器检测的电机转子位置信息并对其进行处理后输送到旋变解码芯片，旋变解码芯片对获取的电机转子位置信息进行解码后发送给编码器信号处理电路，编码器信号处理电路将旋变解码芯片的解码信息转换成电机控制电路可识别的编码信息并发送给电机控制电路。优选地，旋变解码芯片为AD2S1210芯片或同系列的旋变解码芯片。优选地，旋变信号推勉放大电路是一个使用运算放大器和分立互补发射极跟随器输出级的复合放大器。优选地，旋变信号推勉放大电路包括运算放大器、第一二极管、第二二极管、第一三极管和第二三极管，其中，第一三极管为N型管，第二三极管为P型管；运算放大器的负反馈端作为旋变信号推勉放大电路输入端连接旋变解码芯片励磁端并连接旋变信号推勉放大电路输出端，其正反馈端接入第一电压，其电源输入端连接第一供电电压，其输出端分别连接第一二极管负极和第二二极管正极；第一二极管正极通过第六电阻分别连接控制电压和第一三极管基极，第一三极管集电极连接第二供电电压，其发射极通过第九电阻连接旋变信号推勉放大电路输出端；第二二极管负极连接第二三极管基极，并通过第八电阻接地；第二三极管集电极接地，其发射极通过第十电阻连接旋变信号推勉放大电路输出端。优选地，运算放大器通过第三电阻连接第一电压并通过第四电阻接地，控制电压通过第五电阻分别连接第六电阻和第一三极管基极，第二二极管负极通过第七电阻分别连接第八电阻和第二三极管基极；其中，第五电阻与第八电阻阻值相等，第六电阻与第七电阻阻值相等，第九电阻与第十电阻阻值相等。优选地，运算放大器通过第一电阻连接旋变解码芯片励磁端，并通过第二电阻连接旋变信号推勉放大电路输出端，第二电阻上并联有第一电容。优选地，旋变解码芯片包括一个参考信号端，其连接旋变输出信号处理电路，用于向旋变输出信号处理电路输送参考信号，旋变输出信号处理电路根据参考信号对旋转变压器的输出信号进行偏置。优选地，旋变输出信号处理电路包括第二电容、第三电容、第四电容、第十一电阻、第十二电阻、第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端和参考信号输入端；第一输入端接入旋转变压器输出的第一正弦信号和第一余弦信号，第二输入端接入旋转变压器输出的第二正弦信号和第二余弦信号；第一输入端和第二输入端分别通过第四电容和第三电容接地，第一输入端连接第一输出端，第二输入端连接第二输出端，第一输出端和第二输出端通过第二电容串联，参考信号输入端通过第十一电阻连接第二输出端，并通过第十二电阻连接第一输出端。优选地，编码器信号处理电路由十六进制反相施密特触发器及滤波电路组成。，其使用的芯片为74LVC14AD。本专利技术对旋变解码芯片的输入和输出均做了特殊的信号处理，完全利用硬件电路将检测电机转子位置的旋转变压器输出信号直接解码成EPS控制器主控芯片常用的标准编码器信号，从而解决了基于编码器信号设计EPS控制器与使用旋转变压器检测电机转子位置的永磁同步电机之间的兼容问题，提高了基于旋转变压器的永磁同步电机应用灵活性。本专利技术提供的应用在EPS系统中旋转变压器信号硬件解码电路结构简单、成本低，有利于EPS系统的推广应用。附图说明图1为应用在EPS系统中的旋转变压器信号转换电路的原理框图；图2为本专利技术旋变解码芯片的旋变激励信号推勉放大电路的具体电路图；图3为本专利技术旋转变压器旋变输出信号处理电路的具体电路图；图4为本专利技术旋变解码芯片的编码器信号处理电路的具体电路图；图5为旋转变压器输入输出信号示意图；图6本专利技术得到的编码器信号示意图。具体实施方式参照图1，本专利技术提出的一种应用在EPS系统中旋转变压器信号硬件解码电路，包括：旋变解码芯片、旋变激励信号推勉放大电路、旋转变压器、旋变输出信号处理电路和编码器信号处理电路。旋变激励信号推勉放大电路的输入端连接旋变解码芯片的励磁端，其输出端连接旋转变压器的输入端。旋变激励信号推勉放大电路获取旋转解码芯片的激励信号，并将其放大后输送给旋转变压器以激励旋转变压器进入工作状态对电机转子位置进行检测。本实施方式中，旋变解码芯片采用AD2S1210芯片，具体实施时，旋变解码芯片也可采用AD2S1210同系列的旋变解码芯片。AD2S1210是一款旋变数字转换芯片，其主要工作特性和参数为:①(5士5％)V单电源供电；②16位分辨率的实时输出最高跟踪速率为125r/s，输出16位绝对位置信息和带符号的15位速度信息；③具有可编程正弦波晶振器；④理想输入幅度要求为3.15Vp-p；⑤励磁频率为10kHz,12kHz,20kHz可编程。本实施方式采用默认10kHz的激励频率，AD2S1210输出的激励信号EXC和NEXC单端输出为3.6Vp-p，且中心电压为2.5V，旋变激励信号EXC至NEXC差分输出为7.2Vp-p。该芯片适用于各种无刷旋变输出信号的模数转换，抗干扰能力强。旋转变压器的激励电压EXC_OUT至NEXC_OUT差分输入值有效值为(8.2士
20％)V，峰—峰值(Vp-p)为(11.5士20％)V，旋变的内阻为100—200，转换比为0.286。本实施方式中，旋转变压器采用美蓓亚公司的无刷旋转变压器15VRX，转换比为0.286，激励信号幅值为12V，激励频率为10kHz。本实施方式中，旋变解码芯片产生的激励信号为7.2V，可见旋变解码芯片输出的激励信号幅值远小于旋转变压器可接入的激励信号，故而，本实施方式中设置旋变信号推勉放大电路对旋变解码芯片输出的激励信号进行放大。由于，本实施方式中使用的旋转变压器转换比为0.286，因此，如果仅用一个单位增益缓冲器AD8662配合AD2S1210使用，则旋变器输出的幅度约为差分2V峰-峰值(3.6*2*0.286＝2.06V)。这种信号的幅度不足以满足AD2S1210的输入幅度要求。故而，本实施方式中，设置了旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用在EPS系统中旋转变压器信号硬件解码电路，其特征在于，包括：旋变解码芯片、旋变激励信号推勉放大电路、旋转变压器、旋变输出信号处理电路和编码器信号处理电路；旋变激励信号推勉放大电路的输入端连接旋变解码芯片的励磁端，其输出端连接旋转变压器的输入端；旋变激励信号推勉放大电路获取旋转解码芯片的激励信号，并将其放大后输送给旋转变压器以激励旋转变压器进入工作状态对电机转子位置进行检测；旋变输出信号处理电路的输入端连接旋转变压器的输出端，其输出端连接旋变解码芯片的模拟输入端，旋变解码芯片的输出端连接编码器信号处理电路；旋变输出信号处理电路获取旋转变压器检测的电机转子位置信息并对其进行处理后输送到旋变解码芯片，旋变解码芯片对获取的电机转子位置信息进行解码后发送给编码器信号处理电路，编码器信号处理电路将旋变解码芯片的解码信息转换成电机控制电路可识别的编码信息并发送给电机控制电路。

【技术特征摘要】
1.一种应用在EPS系统中旋转变压器信号硬件解码电路，其特征在于，包括：旋变解码芯片、旋变激励信号推勉放大电路、旋转变压器、旋变输出信号处理电路和编码器信号处理电路；旋变激励信号推勉放大电路的输入端连接旋变解码芯片的励磁端，其输出端连接旋转变压器的输入端；旋变激励信号推勉放大电路获取旋转解码芯片的激励信号，并将其放大后输送给旋转变压器以激励旋转变压器进入工作状态对电机转子位置进行检测；旋变输出信号处理电路的输入端连接旋转变压器的输出端，其输出端连接旋变解码芯片的模拟输入端，旋变解码芯片的输出端连接编码器信号处理电路；旋变输出信号处理电路获取旋转变压器检测的电机转子位置信息并对其进行处理后输送到旋变解码芯片，旋变解码芯片对获取的电机转子位置信息进行解码后发送给编码器信号处理电路，编码器信号处理电路将旋变解码芯片的解码信息转换成电机控制电路可识别的编码信息并发送给电机控制电路。2.如权利要求1所述的应用在EPS系统中旋转变压器信号硬件解码电路，其特征在于，旋变解码芯片为AD2S1210芯片或同系列的旋变解码芯片。3.如权利要求1所述的应用在EPS系统中旋转变压器信号硬件解码电路，其特征在于，旋变信号推勉放大电路是一个使用运算放大器和分立互补发射极跟随器输出级的复合放大器。4.如权利要求3所述的应用在EPS系统中旋转变压器信号硬件解码电路，其特征在于，旋变信号推勉放大电路包括运算放大器(U1)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)，其中，第一三极管(Q1)为N型管，第二三极管(Q2)为P型管；运算放大器(U1)的负反馈端作为旋变信号推勉放大电路输入端连接旋变解码芯片励磁端并连接旋变信号
\t推勉放大电路输出端，其正反馈端接入第一电压(VDD1)，其电源输入端连接第一供电电压(VDD2)，其输出端分别连接第一二极管(D1)负极和第二二极管(D2)正极；第一二极管(D1)正极通过第六电阻(R6)分别连接控制电压(VDD3)和第一三极管(Q1)基极，第一三极管(Q1)集电极连接第二供电电压(VDD4)，其发射极通过第九电阻(R9)连接旋变信号推勉放大电路输出端；第二二极管(D2)负极连接第二三极管(Q2)基极，并通过第八电阻(R8)接地；第二三极管(Q2)集电极接地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵林峰，陈无畏，黄鹤，汪洪波，陈久闪，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34