旋變器（旋轉(zhuǎn)變壓器）是用來(lái)精確測(cè)量角位置的高效裝置，特別是在惡劣環(huán)境下表現(xiàn)更為出色，其機(jī)電傳感器部分以可變耦合變壓器的方式工作，其初級(jí)繞組和兩個(gè)次級(jí)繞組之間的磁耦合量根據(jù)旋轉(zhuǎn)部件（轉(zhuǎn)子）位置而改變；轉(zhuǎn)子通常安裝在電機(jī)軸上。

　　旋變器可部署在工業(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(chē)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。

　　同時(shí)，這些新的應(yīng)用也對(duì)旋變器以及傳感器在位置感測(cè)精度、器件尺寸和可靠性提出了更高的要求，依靠多個(gè)電子元器件搭建傳感器控制電路的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，已經(jīng)不再能滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。

經(jīng)典旋變器與可變磁阻旋變器信號(hào)原理圖

標(biāo)準(zhǔn)旋變器的初級(jí)繞組位于轉(zhuǎn)子上，兩個(gè)次級(jí)繞組位于定子上。而另一方面，可變磁阻旋變器的轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組，其初級(jí)和次級(jí)繞組均在定子上，但轉(zhuǎn)子的凸極（裸露極點(diǎn)）將次級(jí)正弦變化耦合至角位置

旋變器關(guān)鍵參數(shù)

傳統(tǒng)旋變器傳感器控制電路原理圖

日前，德州儀器（TI）推出了業(yè)內(nèi)首款具有集成電源、激勵(lì)放大器和功能安全特性的分解器傳感器接口PGA411-Q1。與市面上的其他解決方案相比，此新裝置無(wú)需外部元件，即可激勵(lì)分解器傳感線(xiàn)圈，并同時(shí)計(jì)算旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸的角度和速率。PGA411-Q1軸角數(shù)字轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)能夠幫助設(shè)計(jì)人員提高終端設(shè)備的系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性，如混合動(dòng)力汽車(chē)/電動(dòng)車(chē)（HEV/EV）牽引逆變器、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、集成啟停發(fā)電機(jī)、工業(yè)交流（AC）伺服電機(jī)控制和機(jī)械手臂控制。

德州儀器汽車(chē)信號(hào)鏈產(chǎn)品經(jīng)理邱笑凡在接受筆者采訪時(shí)指出，新型PGA411-Q1具備一系列特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，從而可以滿(mǎn)足當(dāng)前客戶(hù)在小型化、感測(cè)精度和安全性方面的需求。

德州儀器汽車(chē)信號(hào)鏈產(chǎn)品經(jīng)理邱笑凡

邱笑凡指出，高集成度是PGA411-Q1的最顯著特征之一，它把旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換、 旋變器線(xiàn)圈激勵(lì)磁放大器、具有短路保護(hù)功能的10V至17V電源和系統(tǒng)保護(hù)診斷功能都集成在了一起，可省去傳統(tǒng)方案中至少10個(gè)外部和無(wú)源元件，從而節(jié)省多達(dá)50％的印刷電路板（PCB）空間。由于集成了激勵(lì)放大器、具有短路保護(hù)的高壓升壓電源、可編程故障檢測(cè)閾值和濾波器，PGA411-Q1可支持廣泛的4-Vrms和7 -Vrms分解器感應(yīng)器，且通常無(wú)需采用外部電路。

圖為采用PGA411-Q1的簡(jiǎn)化控制方案

同時(shí)，諸多內(nèi)置可編程功能（如：內(nèi)時(shí)鐘、AFE以及增強(qiáng)的診斷和保護(hù)功能）使工程師能夠調(diào)整設(shè)備以適應(yīng)各種分解器傳感器和系統(tǒng)的需求。設(shè)計(jì)人員可以輕松地改變內(nèi)部參數(shù)，進(jìn)入到新的平臺(tái)設(shè)計(jì)，而無(wú)需投入大量通常所需的工程量來(lái)重新設(shè)計(jì)硬件或調(diào)試一個(gè)新系統(tǒng)。

       其次，PGA411-Q1擁有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定性和高精度的架構(gòu)，該裝置的架構(gòu)提供過(guò)壓、欠壓和熱保護(hù)，包括隔離高電流和高壓模塊與設(shè)備其它組件（如：極易受損的模擬前端AFE）。此外，AFE的集成比較器無(wú)需安裝外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器，這有助于減輕量化噪聲對(duì)傳感器輸入信號(hào)的影響，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性。

第三，高級(jí)功能安全特性增強(qiáng)了系統(tǒng)在惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力。通過(guò)集成的內(nèi)建自測(cè)試（BIST）啟動(dòng)后可自動(dòng)自檢模擬和邏輯組件，可實(shí)現(xiàn)更高的潛在故障覆蓋率。與市面上的其他解決方案相比，自檢和內(nèi)置診斷設(shè)備很大程度上省卻了外部保護(hù)的需求，使工程師能夠開(kāi)發(fā)出符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）26262的汽車(chē)安全完整性等級(jí)（ASIL）D功能安全認(rèn)證的系統(tǒng)，PGA411-Q1的用戶(hù)還可以得到《設(shè)備安全手冊(cè)》、《安全分析報(bào)告》和《安全案例報(bào)告》等文檔。

邱笑凡表示，除了旋變器傳感器的技術(shù)要求外，安全性的方案是目前市場(chǎng)上急需的。中國(guó)車(chē)廠對(duì)于安全性能，還處在了解的階段，但是德國(guó)要求供應(yīng)商提供的方案必須要可以做診斷、認(rèn)證的趨勢(shì)是必然的。中國(guó)的新能源汽車(chē)日后必然走向國(guó)際市場(chǎng)，因此具體安全標(biāo)準(zhǔn)，PGA411-Q1的方案更適合中國(guó)汽車(chē)順利通過(guò)安全標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)。

作為系統(tǒng)級(jí)方案供應(yīng)商，德州儀器建議開(kāi)發(fā)人員可將PGA411-Q1軸角數(shù)字轉(zhuǎn)換器與TI的C2000? F28379微控制器（MCU）技術(shù)結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)功能安全冗余設(shè)計(jì)。DesignDRIVEPosition Manager技術(shù)可讓工程師獲得連接分解器傳感器接口所需的基本功能，從而節(jié)省工業(yè)伺服和交流變頻驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)發(fā)、支持和測(cè)試時(shí)間。

       邱笑凡透露，目前在新能源汽車(chē)領(lǐng)域，助力馬達(dá)和電機(jī)馬達(dá)應(yīng)用安全性非常重要，TI與一級(jí)廠商的討論中, 計(jì)劃在2020年把安全等級(jí)從C級(jí)升級(jí)到D級(jí)，所以TI的PGA411-Q1旋變器驅(qū)動(dòng)方案為此提前進(jìn)行了布局。