[实用新型]新型基于FPGA的通用型旋变励磁与解码电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电机控制技术领域，尤其是一种新型基于FPGA的通用型旋变励磁与解码电路。

背景技术

作为速度及位置传感器，旋转变压器具有分辨率高、精度高、可靠性高等特点，被广泛应用在汽车、伺服等工业领域。

旋变变压器按照输入输出相数可分为1相励磁/2相输出(BRX)、2相励磁 /1相输出(BRT)和2相励磁/2相输出(BRS)。按照极对数可分为单对极、多对极和双通道旋变。根据不同种类旋转变压器，需要励磁与解码电路的通道数量不同，通常为1至4路不等。

目前已有专门旋变数字转换器(R/D芯片)用于旋转变压器的激励与解码，如TI的AMC1210，ADI的AD2S1205以及多摩川的AU6802等。这些R/D芯片可直接输出激励信号，同时采集旋转变压器输出，将解码后的数字信号直接传递给CPU。但是，由于专用芯片大都只能提供一路激励，采集两路输出，针对需要多路激励解码的旋变来说，通用性不强。并且，硬件、走线延迟会导致相位不同步、时间滞后等问题，采用R/D芯片无法较好解决。再有，利用专用解码芯片，会大幅度地增加硬件成本。

发明内容

本实用新型的目地在于克服现有技术的不足，提出一种可靠性高、通用性强且电路成本低廉的新型基于FPGA的通用型旋变励磁与解码电路。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种新型基于FPGA的通用型旋变励磁与解码电路，包括控制器FPGA、旋变信号产生模块和旋变信号采集模块；所述控制器FPGA分别通过SPI总线与旋变信号产生模块和旋变信号采集模块相连接，所述旋变信号产生模块产生多路励磁信号并连接到旋转变压器的励磁线圈上，所述旋转变压器的次级线圈输出多路正弦/余弦信号并连接到旋转信号采集模块上。

所述旋变信号产生模块由数模转换电路、旋变信号调理及电流放大电路连接构成；所述数模转换电路与控制器FPGA相连接用于产生励磁所需特定频率的模拟信号，所述旋变信号调理及电流放大电路与数模转换电路输出的每路正/余弦信号相连接并将调理放大的信号连接到旋转变压器初级线圈。

所述数模转换电路由多通道DA芯片构成；所述旋变信号调理及电流放大电路由幅值变换电路、二阶有源滤波电路和功率放大电路连接构成。

所述旋变信号采集模块由滤波电路、差分放大电路、模数转换电路依次连接构成，所述滤波电路输入端与旋转变压器次级线圈两端相连，所述模数转换电路输出端与控制器FPGA相连接。

所述控制器FPGA通过SPI总线与旋变信号产生模块和旋变信号采集模块相连接。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型能够提供4路独立励磁与采集解码通道，满足1路至4路不同激励通道数的要求，可应用在各种不同类型旋转变压器，相比于主流R/D芯片只能针对BRX型旋转变压器，具有适用范围广泛等特点，既可应用于普通单对极旋转变压器，与双通道粗、精极转变压器亦可完美匹配。

2、本实用新型针对不同类型变压器，可利用FPGA对励磁频率配置，并通过改变电路放大倍数调整励磁电压幅值，灵活性强，通用性高。

3、本实用新型利用FGPA进行旋变信号的解码，避免使用专用R/D芯片，降低了电路成本。

4、本实用新型采用FPGA进行解码，减少甚至消除硬件滤波、走线等带来的时间延迟、相位不同步等滞后效应。根据不同旋转变压器激励频率、电压、电压传输比的要求，可利用FPGA对电路进行灵活配置，可靠性高，控制简单，通用性强。

5、本实用新型电路包含多级滤波，输入保护，短路、断路检测等功能，信号分辨率高，抗干扰性更强。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图2是旋变信号产生模块的数模转换电路原理框图；

图3是旋变信号产生模块的调理及电流放大电路图；

图4是旋变信号采集模块的滤波电路图；

图5是旋变信号采集模块的差分放大电路图；

图6是旋变信号采集模块的模数转换原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。