深度探究集成高電流驅(qū)動器

連接/參考器件
　　AD2S1210
　　分辨率可變、10位至16位旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置參考振蕩器
　　AD8397
　　雙通道、軌到軌、高輸出電流放大器
　　評估和設(shè)計(jì)支持
　　電路評估板
　　AD2S1210評估板（EVAL-AD2S1210SDZ）
　　系統(tǒng)演示平臺SDP-B （EVAL-SDP-CB1Z）
　　設(shè)計(jì)和集成文件
　　原理圖、布局文件、物料清單
　　電路功能與優(yōu)勢
　　圖1所示電路是一款高性能旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器（RDC）電路，可在汽車、航空電子和關(guān)鍵工業(yè)等要求寬溫度范圍內(nèi)具有高穩(wěn)定性的應(yīng)用中精確測量角度位置和速度。高電流驅(qū)動器AD8397可將310 mA電流驅(qū)動到32Ω負(fù)載，從而無需分立式推挽緩沖器解決方案。
　　RDC常被用于汽車和工業(yè)市場，用來提供電機(jī)軸位置和/或速度反饋信息。
　　
　　圖1.采用AD8397的高電流緩沖器支持AD2S1210 RDC激勵信號輸出（原理示意圖，未顯示去耦和所有連接）
　　電路描述
　　AD2S1210是一款完整的10位至16位分辨率跟蹤RDC，片內(nèi)集成可編程正弦波振蕩器，為旋變器提供激勵。由于工作環(huán)境惡劣，AD2S1210（C級和D級）的額定溫度范圍為-40°C至+125°C的擴(kuò)展工業(yè)溫度范圍。
　　圖1所示的高電流驅(qū)動器采用雙通道運(yùn)算放大器AD8397，用來放大AD2S1210參考振蕩器激勵輸出并進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，從而優(yōu)化與旋變器的接口。另外一路互補(bǔ)激勵驅(qū)動電路與圖1類似，從而提供一個全差分信號來驅(qū)動旋變器初級繞組。AD8397是一款低失真、高輸出電流和寬輸出動態(tài)范圍放大器，非常適合與旋變器一同使用。AD8397能將310 mA電流驅(qū)動到32Ω負(fù)載，以便為旋變器提供所需的功率，而無需使用傳統(tǒng)的分立式推挽輸出級。傳統(tǒng)推挽電路需要額外的元件，與之相比，本文提供的方案可簡化驅(qū)動器電路，而且功耗更低。AD8397采用8引腳窄體SOIC封裝，額定溫度范圍為-40°C至+85°C工業(yè)溫度范圍。
　　RDC利用正弦信號來確定受正弦波參考信號激勵的旋變器的角度位置和/或速度。初級繞組上的旋變器激勵參考信號被轉(zhuǎn)換為兩個正弦差分輸出信號：正弦和余弦。正弦和余弦信號的幅度取決于實(shí)際的旋變器位置、旋變器轉(zhuǎn)換比和激勵信號幅度。
　　RDC同步采樣兩個輸入信號，以便向數(shù)字引擎（即所謂Type II跟蹤環(huán)路）提供數(shù)字化數(shù)據(jù)。Type II跟蹤環(huán)路負(fù)責(zé)計(jì)算位置和速度。典型應(yīng)用電路如圖2所示。
　　由于旋變器的輸入信號要求，激勵緩沖器必須提供高達(dá)200 mA的單端電流。圖1所示的緩沖電路不僅提供電流驅(qū)動能力，而且還提供AD2S1210激勵輸出信號的增益。
　　典型旋變器的輸入電阻在100Ω至200Ω之間，初級線圈必須利用7 V rms的電壓激勵。
　　AD2S1210的額定頻率范圍為2 kHz至20 kHz.該轉(zhuǎn)換器支持3.15 V p-p±27%范圍的輸入信號。采用Type II跟蹤環(huán)路跟蹤輸入信號，并將正弦和余弦輸入信息轉(zhuǎn)換為輸入角度和速度所對應(yīng)的數(shù)字。該器件的額定最大跟蹤速率為3125 rps.
　　在16位分辨率時，位置輸出的精度誤差最大值為±5.3弧分。
　　AD2S1210采用5 V電源供電，用作輸出緩沖電路的AD8397要求12 V電源，以便向旋變器提供所需的差分信號幅度。
　　圖1顯示了AD2S1210和配置為差分驅(qū)動器的AD8397的原理圖。AD8397一個極具吸引力的特性是，驅(qū)動高負(fù)載時，其輸出能夠提供高線性輸出電流。例如，驅(qū)動32Ω負(fù)載時，輸出電流最高可達(dá)310 mA，同時保持-80 dBc的無雜散動態(tài)范圍（SFDR）。由于其高輸出電流，AD8397能夠?yàn)樾兤魈峁┧璧墓β?，而無需使用分立式推挽電路。