RDC旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器電機(jī)應(yīng)用

數(shù)字轉(zhuǎn)換器聽(tīng)起來(lái)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器很相似，但二者并不相同。許多電機(jī)控制系統(tǒng)都要在可變的軸轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，為了提供最準(zhǔn)確的位置信息，需要一個(gè)具有靈活分辨率的系統(tǒng)。旋變器和自整角機(jī)是將轉(zhuǎn)軸角度位置和速度轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)的傳感器。它們傳輸與軸角的正弦或余弦成正比的信號(hào)。旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器（RDC）或自整角機(jī)數(shù)字轉(zhuǎn)換器（SDC）可將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸角度或速度相應(yīng)的數(shù)字輸出。

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器（RDC），我們需要考慮其鎖相范圍、角度精度、速度精度、跟蹤速率、建立時(shí)間，當(dāng)然更不能漏掉的是分辨率。

ADI RDC

ADI的R/D轉(zhuǎn)換器在電機(jī)控制系統(tǒng)中經(jīng)常用到，其中以三個(gè)型號(hào)最為設(shè)計(jì)人員熟知，一是12Bit的AD2S1200，二是在跟蹤速率上有所提升的AD2S1205，三是分辨率可變的AD2S1210。

AD2S1200是一款12位分辨率的旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器，集成片上可編程正弦波振蕩器，為旋變器提供正弦波激勵(lì)。作為一個(gè)完整的單芯片R/D轉(zhuǎn)換器，AD2S1200擁有并行和串行12位數(shù)據(jù)端口，精度可達(dá)±11弧分，最大跟蹤速率1000rps。采用了最為常見(jiàn)的Type II伺服環(huán)路，用于跟蹤輸入信號(hào)，并將正弦和余弦輸入端的信息轉(zhuǎn)換為輸入角度和速度所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。

AD2S1205在AD2S1200基礎(chǔ)上做了補(bǔ)充，同樣采用Type II跟蹤環(huán)路可用于跟蹤輸入信號(hào)，沒(méi)有轉(zhuǎn)換延遲，并將Sin和Cos輸入端的信息轉(zhuǎn)換為輸入角度和速率的所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。最大的跟蹤速率和外部時(shí)鐘頻率相關(guān)，AD2S105的工作頻率范圍為8.192 MHz±25%，最大跟蹤速率為1250 rps。AD2S1205的比例跟蹤轉(zhuǎn)換還提供了噪聲抑制，可編程的激勵(lì)頻率提供了多種頻率設(shè)置，3倍格式位置數(shù)據(jù)通過(guò)12位并行端口或3線串行接口可以訪問(wèn)絕對(duì)12位角度位置數(shù)據(jù)。

而AD2S1210作為分辨率可變的轉(zhuǎn)換器，提供10到16BIT的分辨率。該轉(zhuǎn)換器具有可編程頻率的激勵(lì)振蕩器，可編程閾值水平，非常寬的模擬輸入范圍，以及指示檢測(cè)故障等功能?？梢哉f(shuō)AD2S1210提供了所有與解析器接口所需的高級(jí)功能。

AD2S1210的最大追蹤速率在分辨率為10位，CLKIN 為10.24 MHz時(shí)達(dá)到，最大3125rps。角度精度則為±2.5弧分。通過(guò)16位并行端口或4線串行接口，可以訪問(wèn)10位至16位絕對(duì)角位置數(shù)據(jù)和帶符號(hào)的數(shù)字量速度。AD2S1210在系統(tǒng)上配置了旋變信號(hào)丟失檢測(cè)、位置跟蹤丟失檢測(cè)與信號(hào)失配檢測(cè)。在各類電機(jī)應(yīng)用中，都有這類R/D轉(zhuǎn)換器的廣泛應(yīng)用。

瑞薩RDC

瑞薩數(shù)字信號(hào)處理IC將來(lái)自無(wú)刷直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為RX MCU的角度信號(hào)和位置信號(hào)。RAA306400XGFP系列下的R/D轉(zhuǎn)換IC，可將基于旋變機(jī)械旋轉(zhuǎn)角的模擬信號(hào)即旋變檢測(cè)信號(hào)（電角度信息）從單相勵(lì)磁兩相輸出型旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器（角度傳感器）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)然后輸出。

RAA306400XGFP系列響應(yīng)極為快速，高速響應(yīng)掃描能力比其他RDC更強(qiáng)；同時(shí)支持電壓和電流檢測(cè)方法，并實(shí)現(xiàn)繞組糾錯(cuò)功能；另外瑞薩基于電機(jī)MCU的功能，將該系列的電路大大簡(jiǎn)化，大幅降低了成本。

RAA306400XGFP系列的參數(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)讓人覺(jué)得單一一些，主要是這個(gè)系列是用來(lái)適配瑞薩自家電機(jī)控制MCU的，所以很多性能都與MCU做了匹配就顯得沒(méi)有那么靈活。旋轉(zhuǎn)變壓驅(qū)動(dòng)輸入支持5/10/20kHz，16BIT分辨率的轉(zhuǎn)換器部分差分放大電路可變?cè)鲆孢x擇還是很多的，內(nèi)部也添加了角度校正功能，整個(gè)系列的轉(zhuǎn)換誤差在±0.2°左右。

這個(gè)系列在修正來(lái)自解析器的檢測(cè)信號(hào)中的誤差上很有一套，不僅可以對(duì)由解析器傳感器檢測(cè)到的信號(hào)中的殘余載波的修正，還能在電機(jī)控制上模擬濾波器，以消除解析器的磁噪聲和PWM噪聲，這是極有特色的一點(diǎn)。在高分辨率的角度信息應(yīng)用中，電機(jī)設(shè)計(jì)者會(huì)更青睞這一種RDC。

小結(jié)

RDC可用來(lái)精確測(cè)量角位置，可部署在工業(yè)電機(jī)控制、伺服器、機(jī)器人、混合動(dòng)力和全電動(dòng)汽車中的動(dòng)力系統(tǒng)單元以及要求提供精確軸旋轉(zhuǎn)的其他許多應(yīng)用中，為電機(jī)控制應(yīng)用的位置和速度測(cè)量提供高精度、性能穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，獲得最佳的整體性能。