旋变解码芯片AD2S1205应用系统设计

出电压 （ ｓ ３ 一 Ｓ Ｉ ，ｓ ２ ． ｓ ４）的 计 算 公式 均 相 同 ，
Ｉ ３一Ｓ１＝ Ｅ０ｓ ｉ ｎ ｃ ｏ ｔＸ ｓ ｉ ｎ ２一 Ｓ４＝ Ｅ ０ ｌ ｓ ｉ ｎｃ ｏｔ ×Ｃ Ｏ Ｓ
分别经过 Ａ Ｄ采样 后送入 乘法器，分别经过乘 法运算，转换器将产 生反馈角 （ ｐ 与输入角 ０ 、
电机 控制 系统 及 车辆环 境 的应 用
要 求。
反馈角 ０ 与输入 角 （ ｐ 相 比较 ，当转换器正确跟
踪输入角度 时，二者之 间的误 差将 为 ０ ，为 了 测量 误差 ，将 ｓ ３ 一 Ｓ ｌ 乘以ｃ ｏ ｓ ￣ ｐ ， 将ｓ ２ ． ｓ ４乘 Ｓ １ ） ｃ ０ ｓ ＝ Ｅ ０ ｓ ｉ ｎ ∞ ｔ ｓ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｓ （ ｐ （ Ｓ ２一Ｓ ４ ） ｓ ｉ ｎ ｃ ｐ ＝Ｅ ０ ｓ ｉ ｎ ∞ ｔ ｃ ０ ｓ ０ ｓ ｉ ｎ
司的 Ａ Ｕ６ ８ ０ ２ Ｎ１系 列 等 。 其 中 ＡＤ２ Ｓ １ ２ ０ ５是
当角度误差 ０ 一 值很小时 ，有： Ｅ ０ ｓ ｉ ｎ （ ０ 一（ ｐ ） ≈Ｅ Ｏ （ ０～（ ｐ １ 则Ｅ ０ （ ０ 一（ ｐ ） 值表示 转子 的角度 误有效 期 与转换器 的数字角度输 出二者的差值 。
一
上海 赢双 电机 公司 的三 对极 旋转变 压 器，旋
变 的 转 子 转 动 一 周， 其 电角 度 变 化 为 １ ０ ８ ０ 度，其变压 比为 ０ ． ２ ８ ６ ￣ １ ０ ％，激励频 率范围为 １ ０ Ｋ Ｈｚ～ ２ ０ Ｋ Ｈｚ ，激励 电压峰 一 峰值为 ２ ０ Ｖ，
介 绍 了 一 种 适 用 于 新 能 源 汽 车 交流异 步 电机转 子位 置解 码 系统 的设 计方 案，应 用旋 转 变压
器 ／数 字 转 换 器 Ａ Ｄ ２ Ｓ １ ２ Ｏ ５ ， 将 旋 转 变 压 器 输 出 的 模 拟 信 号 转 化 为数 字 信号 ，以 便 于 Ｄ Ｓ Ｐ进行 处 理 。介 绍 了旋 转 变压 器 的基 本原 理，设 计 了Ａ Ｄ ２ Ｓ Ｉ ２ Ｏ ５与 旋 转 变 压 器及Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ ３ ３ ５数 字 信 号 处理 器的接 口电路， 肼 并 在 安 凯 Ｈ Ｆ Ｆ ６ １ ４ ０ Ｋ ０ ７ Ｃ Ｈ Ｅ Ｖ插 电 式 混 合 动 力
初级绕组采用交流基准源激励，随后在定子次
级绕组上耦合的幅度是转子轴相对于定子的函 数。因此，旋变产生 由轴角的正弦和余弦调制
二者的差值为：
Ｅ ０ ｓ ｉ ｎ ∞ ｔ ｘ （ ｓ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｓ 一ｃ ｏ ｓ ０ ｓ ｉ ｎ ￣ ０ ）
利用 内部 产生 的合 成基 准信 号来解 设 该
昏州
ｓ １ 占
Ｖ ｂ
恒 定速 度输 入 ，输 出连 续跟 踪变 变位 置不 存
在 固有误差。无 需外部 转换和等待状态 ， 且 没 有 转 换延 迟。它还 可 以抑 制噪 声，并 提供 参 考 和输 入信 号 的谐波 失真 容限 。从而 提高 精 度 ，当旋 变的位置 经过 最低有 效位的角度时 ， ＡＤ２ Ｓ １ ２ ０ ５输 出 １ Ｌ Ｓ Ｂ的分辩率 。 转 换器跟踪轴角 的原理为：由 Ｅ ＸＣ、 激励 源 向旋 转变压 器提供 励磁信 号，承 载着位置信息的两路旋转变压器模拟信号送入
信号，得到下式： Ｅ ０ （ ｓ ｉ ｎ ０ ｃ ｏ ｓ （ ｐ —ｃ ｏ ｓ ｅ ｓ ｉ ｎ ） ＝ Ｅ ０ ｓ ｉ ｎ （ ０一（ ｐ ）
旋 转变 压器 是一 种能 输 出与转子 转角 或 位置成某种函数关系电信号的交流微特电机，
主 要 应用 于 角度 位 置 伺 服 控 制 系 统 或 运 动 伺 服
运 动伺服 控制系统的控制性能，在电机控制领 域得 到了广泛应用。旋转变压器与数字解码 芯 片相 结合 实现角度位置 和速度 信号解 码。 目前 常 用到 的 旋变数 字解 码 芯片主 要是 美 国 ＡＤＩ 公司 的 Ａ Ｄ２ Ｓ ９ ０ 、ＡＤ２ Ｓ １ ２ ｘ ｘ或 日本 多摩川 公
的两 个 输 出 电压 Ｓ ３ ． Ｓ １ ，ｓ ２ ． ｓ ４ ， 旋 变 输 出 信 号 格 式 如 图 ２所 示 。
控制 系统中，作为角度位置的传感和测量用，
其 可 以 用 来 精 确 测 量 转 子 位 置 信 号 ， 从 而 提 高
本设 计 的旋转变 压器 采用 日本 多摩 川或
到解码电路的 Ｓ Ｉ Ｎ、 Ｓ Ｉ ＮＬ、 ＣＯＳ 、 Ｃ ＯＳ Ｌ输 入 端 。
ｍ
占 ｓ ３
ｓＩ ＊碍 Ｊ Ｓｉ ｎ （ ｑ
客 车 上投 入使 用 ，取 得 了非 常好
露 船
即
图 １ ：可 变磁 阻旋 变
的 实 际 应 用 效 果 。 实验 证 明 ， 该 设 计 方 法精度 高，可 靠性好 ，抗 干扰 能 力强 ，完全 能够 满足 高速
式 中，０为 转子 转 角 ，ｓ ｉ ｎ ｃ ｏ ｔ 为 转子 激 励 频率 ，Ｅ ｎ 激 励幅 度 。旋 转变 压器 的两 个转 子
绕组 机械 错位 ９ ０ 。 ， 如 图 ｌ所 示 。 其 中 ｖｎ 为
励 磁 电压 峰值 ，Ｖ ｒ 为励 磁 电压，ｖ 为 变 比后 【 关键 词 】旋 转 变压 器 Ａ Ｄ ２ Ｓ １ ２ ０ ５ 信 号转换 数 字解 码 器 的 电压， 、 ｖｈ 分别为 Ｓ ２ ． ｓ ４ ， Ｓ ３ ． Ｓ １ 感应 电压 ，
汽车 电子 ・ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ
旋 变解码 芯片 Ａ Ｄ ２ Ｓ １ ２ ０ ５应用系统设计
文／ 吴 成加 赵 圣宝
Ｖ ｒ ｖ Ｄ＊Ｓ ｉ ｎ （
ＡＤ２ Ｓ １ ２ １ ０按 照跟 踪 闭环 原 理 ，能 跟 踪