旋转变压器的工作原理及设计指导旋转变压器的工作原理及设计指导
信部发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》(征求意见稿)中提出,到 2025 年,新能源汽车新
车销量占比达到 25%左右,智能网联汽车新车销量占比达到 30%,高度自动驾驶智能网联汽车实现限定区域和
特定场景商业化应用。新能源汽车主要以电能为动力源,通过电动机驱动行驶。为了获得更好的驾驶体验,工
程师往往需要知道电机当前的角度位置以及速度信息,在算法上提供相应扭矩和功率。汽车应用驾驶环境复
杂,旋转变压器(Resolver)是常被选择使用在这个应用场景的传感器。 旋转变压器(Resolver)工作原理
简介 旋转变压器是一种电磁式传感器,又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型
信部发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》(征求意见稿)中提出,到 2025 年,新能源汽车新车销量占
比达到 25%左右,智能网联汽车新车销量占比达到 30%,高度自动驾驶智能网联汽车实现限定区域和特定场景商业化应用。
新能源汽车主要以电能为动力源,通过电动机驱动行驶。为了获得更好的驾驶体验,工程师往往需要知道电机当前的角度位置
以及速度信息,在算法上提供相应扭矩和功率。汽车应用驾驶环境复杂,旋转变压器(Resolver)是常被选择使用在这个应用
场景的传感器。
旋转变压器(Resolver)工作原理简介
旋转变压器是一种电磁式传感器,又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机,用来测量旋转物体的转轴角
位移和角速度,由定子和转子组成。其中定子绕组作为变压器的原边,接受励磁电压。转子绕组作为变压器的副边,通过电磁
耦合得到感应电压。通常副边会使用两个绕组线圈,互成 90°放置在转子上,如图 1 所示,
图 1
在实际的使用中,转子会随同电机做同轴旋转,即转子的角度速度以及位置就表征了电机的相应状态。若我们在定子上施
加正弦励磁信号 VR,则该交流能量通过原边线圈会产生磁通量Φ,则在理想状况下,该磁通量会在副边产生感应电压,VS
和 VC。则通过法拉第电磁感应定律可得到 VS 和 VC 以及角度Θ的关系如下:
由此我们可知,若可知道施加激励 VR 以及得到的响应 VS 与 VC 的实时信息,则可根据上述公式得到角度和速度的信
息。在知道 Resolver 的基本工作原理后,为了得到角度、速度信息,并提供给 DSP 进行算法参考, 我们需要以下功能电路资
源辅助 Resolver 工作,以实现期待的功能:
DAC(Digital to Analog Converter)电路:提供励磁正弦信号 VR。励磁频率通常在 10kHz 到 20kHz。
Boost 升压电路:将励磁信号电压幅度提高。通常 Resolver 接收的励磁信号通常有 4Vrms,7Vrms 等。同时在应用过程
中还需要给系统提供一个共模电压,因此这就需要对 DAC 的输出信号进行一定的放大。
励磁放大前级电路:在对 DAC 输出的励磁信号进行功率放大前,往往需要利用运放搭建电路对 DAC 的输出进行滤波以
及施加共模电压。