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基于AURIX单片机的旋转变压器位置软件解码设计方案

发布时间:2016-10-26

  • 软硬件功能设计开发阶段
  • 功能测试验证阶段
  • 样机成型阶段
  • 上车测试阶段
  • 小批量试产阶段
  • 已量产
应用领域/适用场景:适用于以旋转变压器为电机转子位置检测传感器的汽车电子系统,实现电机转子位置的解算功能。
方案亮点:无需使用专门的硬件解码芯片(如AD2S1210),依靠软件算法即可实现旋转变压器位置的解算,节省了硬件成本。
方案详情:

该项目旨在设计一套基于AURIX单片机的的旋转变压器位置解码系统,以实现无硬件解码芯片的旋转变压器位置解算,充分依靠AURIX单片机自身的硬件资源,通过算法实现旋转变压器位置的软件解码。具体为:采用英飞凌AURIX系列单片机,通过单片机内部资源(Carrier_Generator)产生原始激励信号,再将其通过缓冲电路输入到旋转变压器的原边激励信号输入端口;将旋转变压器的副边响应信号通过简单的信号处理电路,输入到单片机的DSADC模块(Sigma-Delta ADC)。然后通过本设计的控制算法从输入信号中计算出位置信息,以实现软件解码的功能。从而为后期的电机控制提供正确的电机角度位置信息。
本设计方案的控制芯片采用英飞凌AURIX系列单片机TC275,有以下好处:
1. TC275片内集成的DSADC采样模块(Sigma-Delta ADC)的过采样频率高达10~20MHz,可以实现对普通单片机的A/D采样模块难以采样的高频模拟信号进行采样的目的。
2.可以将TC275的DSADC模块设置为差分测量模式,以实现直接从DSADC的采样结果中得到原始的响应信号值的目的,并且避免了由于直流偏置电压标定不准或者产生波动导致的真实响应信号与采样得到的响应信号之间的误差。
3.TC275也是一款理想的电机控制芯片,因此本设计可以很方便地集成到电机控制系统中,从而提高整个系统的可靠性。
硬件电路部分:
信号调理电路部分以运算放大器为核心,将两路交流响应信号幅值缩小,并叠加直流偏置,以转化为适合单片机直接采样的信号。
激励信号缓冲电路部分以运算放大器为核心,将两路PWM调制的正交正弦信号进行滤波,并叠加直流偏置,使输出一直为正值,从而不需要负电源。
图一为软件解码系统的结构框图,图二为样机照片,图三为静态状况下样机测试图片。

性能指标:
参数 指标
额定输入电压 12V 直流
额定电流 200mA
电路板尺寸 100mm X 100mm
角度解算的稳态误差 小于±1度
该项目使用的英飞凌的物料清单:
单片机
AURIX TC275C
功率器件
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