用于电机控制应用的模数转换器

用于电机控制应用的模数转换器

设计师必须解决电流电压监控、光编码器反馈和旋转变压器――数字转换等难题

在电机控制应用中，设计师必须解决电流电压监控、光编码器反馈和旋转变压器－数字转换等难题。这些过程对需要精确控制电机转速和机械运动的应用来说非常重要，比如工业流水线机器人和汽车助力驾驶等应用。

这些应用中所用的转换器必须速度快、同步取样、单调运算、无流水线延迟、体积小、功耗低（见图1）。有些应用需要高压隔离和安全操作，有些应用必须连接旋转变压器型位置检测器。
逐次逼近A-D转换器

光编码器可以为伺服控制应用提供低成本、高精度的位置感应，比如，需要向控制器提供轴反馈以便为机械运动精确定位的工业机器人和车床等伺服控制应用。这些应用需要同步取样和快速环路建立时间，逐次逼近A-D转换器是一个理想的选择。图2所示为一个逐次逼近A-D转换器AD7266，它是一个12位2Msps，2通道的同步采样模数转换器。

∑－△ A-D转换器

电机的转速和位置可以通过监控电机每个相位的电流来判断。∑－△ A/D转换器能非常精确地监控电流，因而对电机控制应用十分理想。在起重机、抽水机和鼓风机等多种工业应用中，电机工作在高温或危险环境。在这些应用中，内在安全性非常重要，必须隔离电流。

隔离电路和数模转换电路集成在一起可以在单一封装中实现高数据传输率、低功耗和电流隔离。∑－△调制器提供串行位流数据格式--其按时平均值和输入信号成正比--使它们容易隔离。图3是隔离的∑－△调制器的一个实例。
旋转变压器

如图4a所示，旋转变压器是一种通常在转子上有初级绕组、在定子上有2个次级绕组的旋转变压器。图4b的可变磁阻旋转变压器是一种特殊类型，转子上没有绕组。
虽然初级绕组和次级绕组都在定子上，但是凭借这种设计，转子随着角坐标的变化会在次级绕组上产生正弦波动。无论哪种形式，旋转变压器输出电压（S3-S1，S2-S4）都有如下形式：

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

式中θ是轴交角，sinΩt是转子激励频率，Eo是转子激励振幅。

在助力驾驶系统等汽车应用和温度变化大的工业应用，如玻璃制造中，为保证在恶劣环境下的稳定性和机械运动的精度定位，需要可靠的旋转变压器－数字转换。