基于AD2S1210的电机解码系统设计
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2020-10-17
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基于基于AD2S1210的电机解码系统设计的电机解码系统设计
介绍了一种适用于现代新能源汽车的高性能电机转子位置解码系统的设计方案。在阐明旋变基本工作原理的基
础上，给出了该系统的详细设计思路及参数选择。重点介绍了围绕AD2S1210芯片的外围电路、激励驱动电路以
及与TC1782的接口电路。该系统已在长城C20EV纯电动汽车上投入使用，取得了非常好的实际应用效果。
无刷电动机没有换向机构，需要位置传感器来确定
旋转变压器作为时变强耦合器件，对其输入信号有较高的要求，且其输出模拟信号因相位移向、电机引入干扰而不能直接
被上位控制机所采纳使用，必须采用设计良好、经过标定验证的信号接口电路处理，以实现其模拟信号与控制系统数字信号之
间的互相转化。这类接口电路是专用于旋转变压器的模/数转换器，即
早期的RDC电路方案采用分离式设计，使用者需根据各自系统的特点利用各种滤波、放大、AD/DA等芯片搭建一个完整的
RDC电路，这种方案需要设计者拥有非常丰富的设计经验和大量的系统测试/验证时间，在一定程度上为旋转变压器的普及造
成了障碍。
1 旋变原理及主要参数指标旋变原理及主要参数指标
基本的旋转变压器分经典旋变和可变磁阻式旋变等，它们在结构和绕组分配方式上略有不同，但是无论何种形式的旋变，
其旋变输出电压(S3-S1, S2-S4)的计算公式[3]均相同，即：
旋转变压器的两个定子绕组机械错位90°，如图1所示。其中，Vp为励磁电压峰值，Vr为励磁电压有效值，Vs为变比后
的电压，Va、Vb分别为S2-S4、S3-S1感应电压。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）相对于定子位置的函数。因此，旋变产生由轴角的正弦和余弦调制的两个输出电压(S3-S1，S2-S4)。旋变信号输出格
式如图2所示。
本设计的旋转变压器采用日本多摩川公司的经典旋变，其变比为0.286，激励频率范围为10 kHz～20 kHz，激励电压峰-峰
值最大为17 V，激励电流典型值为50 mA。
2 AD2S1210工作理论及外围搭建工作理论及外围搭建
AD2S1210集成片上可编程正弦波振荡器，为旋转变压器提供正弦波激励，转换器的正弦和余弦输入端准许输入峰-峰值为
3.15 V±27%、频率为2 kHz～20 kHz范围内的信号。将正弦和余弦输入端的信号转换为输入角度和速度所对应的数字
量信号，则最大跟踪速度为3 125 r/s。
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