用于電機(jī)控制應(yīng)用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器

用于電機(jī)控制應(yīng)用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器

設(shè)計(jì)師必須解決電流電壓監(jiān)控、光編碼器反饋和旋轉(zhuǎn)變壓器――數(shù)字轉(zhuǎn)換等難題

在電機(jī)控制應(yīng)用中，設(shè)計(jì)師必須解決電流電壓監(jiān)控、光編碼器反饋和旋轉(zhuǎn)變壓器－數(shù)字轉(zhuǎn)換等難題。這些過程對需要精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和機(jī)械運(yùn)動的應(yīng)用來說非常重要，比如工業(yè)流水線機(jī)器人和汽車助力駕駛等應(yīng)用。

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

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

∑－△ A-D轉(zhuǎn)換器

電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置可以通過監(jiān)控電機(jī)每個相位的電流來判斷。∑－△ A/D轉(zhuǎn)換器能非常精確地監(jiān)控電流，因而對電機(jī)控制應(yīng)用十分理想。在起重機(jī)、抽水機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)等多種工業(yè)應(yīng)用中，電機(jī)工作在高溫或危險(xiǎn)環(huán)境。在這些應(yīng)用中，內(nèi)在安全性非常重要，必須隔離電流。

隔離電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路集成在一起可以在單一封裝中實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸率、低功耗和電流隔離。∑－△調(diào)制器提供串行位流數(shù)據(jù)格式--其按時(shí)平均值和輸入信號成正比--使它們?nèi)菀赘綦x。圖3是隔離的∑－△調(diào)制器的一個實(shí)例。
旋轉(zhuǎn)變壓器

如圖4a所示，旋轉(zhuǎn)變壓器是一種通常在轉(zhuǎn)子上有初級繞組、在定子上有2個次級繞組的旋轉(zhuǎn)變壓器。圖4b的可變磁阻旋轉(zhuǎn)變壓器是一種特殊類型，轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)子隨著角坐標(biāo)的變化會在次級繞組上產(chǎn)生正弦波動。無論哪種形式，旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子激勵頻率，Eo是轉(zhuǎn)子激勵振幅。

在助力駕駛系統(tǒng)等汽車應(yīng)用和溫度變化大的工業(yè)應(yīng)用，如玻璃制造中，為保證在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性和機(jī)械運(yùn)動的精度定位，需要可靠的旋轉(zhuǎn)變壓器－數(shù)字轉(zhuǎn)換。