用于電機控制應用的模數轉換器

用于電機控制應用的模數轉換器

設計師必須解決電流電壓監控、光編碼器反饋和旋轉變壓器――數字轉換等難題

在電機控制應用中，設計師必須解決電流電壓監控、光編碼器反饋和旋轉變壓器－數字轉換等難題。這些過程對需要精確控制電機轉速和機械運動的應用來說非常重要，比如工業流水線機器人和汽車助力駕駛等應用。

這些應用中所用的轉換器必須速度快、同步取樣、單調運算、無流水線延遲、體積小、功耗低（見圖1）。有些應用需要高壓隔離和安全操作，有些應用必須連接旋轉變壓器型位置檢測器。
逐次逼近A-D轉換器

光編碼器可以為伺服控制應用提供低成本、高精度的位置感應，比如，需要向控制器提供軸反饋以便為機械運動精確定位的工業機器人和車床等伺服控制應用。這些應用需要同步取樣和快速環路建立時間，逐次逼近A-D轉換器是一個理想的選擇。圖2所示為一個逐次逼近A-D轉換器AD7266，它是一個12位2Msps，2通道的同步采樣模數轉換器。

∑－△ A-D轉換器

電機的轉速和位置可以通過監控電機每個相位的電流來判斷。∑－△ A/D轉換器能非常精確地監控電流，因而對電機控制應用十分理想。在起重機、抽水機和鼓風機等多種工業應用中，電機工作在高溫或危險環境。在這些應用中，內在安全性非常重要，必須隔離電流。

隔離電路和數模轉換電路集成在一起可以在單一封裝中實現高數據傳輸率、低功耗和電流隔離。∑－△調制器提供串行位流數據格式--其按時平均值和輸入信號成正比--使它們容易隔離。圖3是隔離的∑－△調制器的一個實例。
旋轉變壓器

如圖4a所示，旋轉變壓器是一種通常在轉子上有初級繞組、在定子上有2個次級繞組的旋轉變壓器。圖4b的可變磁阻旋轉變壓器是一種特殊類型，轉子上沒有繞組。
雖然初級繞組和次級繞組都在定子上，但是憑借這種設計，轉子隨著角坐標的變化會在次級繞組上產生正弦波動。無論哪種形式，旋轉變壓器輸出電壓（S3-S1，S2-S4）都有如下形式：

S3-S1 = EO sinΩt sinθ
S2-S4 = EO sinΩt cosθ

式中θ是軸交角，sinΩt是轉子激勵頻率，Eo是轉子激勵振幅。

在助力駕駛系統等汽車應用和溫度變化大的工業應用，如玻璃制造中，為保證在惡劣環境下的穩定性和機械運動的精度定位，需要可靠的旋轉變壓器－數字轉換。