[发明专利]基于正弦脉冲宽度调制SPWM的旋转变压器激磁电路

说明书

技术领域

本发明涉及变压器磁变量产生技术领域，特别是一种利用正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术来产生旋转变压器激磁信号的激磁电路，该电路可用于驱动各种类型的旋转变压器。

背景技术

旋转变压器作为精密测角元件，以其出色的抗震动性、抗冲击性以及在各种恶劣环境下的适应能力而被广泛应用于军工、船舶、航空航天、冶炼、开采等行业中。

旋转变压器属于无源元件，在使用时必须在其激磁端施加特定的正弦信号来驱动。对于以旋转变压器为传感器的测角系统来讲，激磁信号就如同其心脏一样。它是整个系统正常运转的发动机，该信号指标的好坏将直接影响到系统的测角性能。

伴随着旋转变压器和电子技术的不断发展，其激磁信号的产生方式也在不断地发生变化。早期，旋转变压器激磁信号采用由模拟无源器件，如电阻、电容、电感等来搭建成特定频率的振荡电路来产生相应的正弦激磁信号，此方式产生的激磁信号稳定性差，波形失真度大，受环境温度影响大，且信号频率较低。

随着微封装技术的不断发展，出现了可产生波形的模拟集成元件。此类器件加配少量的调节电阻、电容就可产生所需的信号。此外，国内外的一些公司还研制了专用的旋转变压器激磁模块，如国外的AD，DDC和国内的连云港杰瑞电子公司等。采用模拟集成器件产生的激磁信号稳定性有所提高，但是在温度环境恶劣的场合中其性能依然不能满足要求；专用的激磁模块稳定性好，受环境温度影响较小，但其价格非常昂贵。

近年来，由于数字频率合成(DDS)技术的飞速发展，此类芯片也被应用到旋转变压器的激磁信号产生中，如专利申请《一种基于旋转变压器的多圈绝对型旋转编码器》(申请号：CN200810018817.6)中就采用了此类激磁产生方式。但此类芯片驱动能力有限，且不能独立工作，需处理器来对其进行控制。

发明内容

本发明的目的是针对上述旋转变压器的激磁信号所存在的稳定性差，波形失真度大，受环境温度影响大，信号频率较低等主要缺陷，研制一种稳定、可靠的基于正弦脉冲宽度调制SPWM的旋转变压器激磁电路，该电路的结构应简洁有效，输出波形应频率高，温漂小，波形失真度低，波形稳定度好。

为了实现上述目的，本发明以微处理器技术为依托，采用SPWM技术、数字调制技术和模拟解调技术设计一种新型激磁电路。其具体的技术方案如下：该激磁电路包括微处理器、模拟解调电路和功率放大电路，所述微处理器采用DSP芯片进行数字调制，将所需的正弦基波信号加载到高频的方波载波信号上形成高频SPWM波信号；为了减少干扰，将SPWM波形以差分方式“SPWM+”和“SPWM-”输出到模拟解调电路；所述模拟解调电路采用双路双电源运算放大器TL082，该运算放大器TL082的一路用于构成差分比例运算器，另一路构成滤波器，该滤波器采用高品质因数(Q值)的有源二阶带通滤波器，差分比例运算器将输入的差分信号“SPWM+”和“SPWM-”转换为单端信号SPWM，送到滤波器滤除杂波保留所需的正弦基波信号，再将该信号送入功率放大电路；所述功率放大电路采用双路双电源线性功率放大器PA60和电阻构建双路反相比例器，将输入的正弦基波信号进行隔直处理及功率放大，生成激磁信号同时驱动两路旋转变压器工作。

本发明采用上述技术方案构成了一种新型的旋转变压器激磁电路，与现有技术相比较具有以下优点：

1.激磁信号波形产生方式以数字脉冲宽度调制技术为基础，输出信号的稳定性好，温漂和直流分量小。

2.输出激磁信号的幅值可在微处理器的软件中通过改变SPWM波的最大占空比来调节，调试方法便捷，且安全可靠。

3.采用快速微处理器可产生高频率的载波信号，提高了调制频率进而使模拟解调后的输出波形失真度低。

4.电路简单有效，成本低廉。

附图说明

图1本发明的基于SPWM的旋转变压器激磁电路结构框图

图2本发明基于SPWM的旋转变压器激磁电路原理图

具体实施方式

参照上述附图，对发明的优选实施方式进行详细叙述。

参见图1，本发明采用的微处理器为DSP，其型号为TI公司的TMS320LF2812，主要完成数字调制，以产生相应的SPWM波，并利用该芯片特有的PWM外设将SPWM波形以差分方式输出。模拟解调电路部分采用双路双电源运算放大器TL082，该运算放大器采用结型场效应管输入，具有输入偏置电压低、输入阻抗大、转换速度快、通带宽等特点。该运算放大器一路用于差分比例运算器，一路用于滤波器；功率放大电路采用双路双电源线性功率放大器PA60，该功率放大器单路输出电流可达1A。