本实用新型涉及旋转变压器技术领域，尤其涉及一种无刷电机旋转变压器驱动电路。
背景技术：
有些场合对电机的控制要求较高，电机转子位置的检测精度对控制效果影响很大。其中，无刷电机旋转变压器能够实现高精度的转子位置检测，但是无刷电机旋转变压器在检测转子位置时需进行驱动和解码，而驱动过程中需采用专用芯片来实现，例如采用AD2S1200专用芯片，这种专用芯片的成本较高，无疑大大增加了设备成本。为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题：针对现有的无刷电机旋转变压器存在采用专用芯片进行驱动而导致设备成本高的问题，而提供一种无刷电机旋转变压器驱动电路，该驱动电路无需采用专用芯片，即可实现对转子位置的检测，有效地降低了设备成本。
本实用新型所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现：
一种无刷电机旋转变压器驱动电路，包括：
一单片机，所述单片机具有一脉冲宽度调制信号输出端口和一模拟量输入端口；
一滤波电路，所述滤波电路具有一滤波输入端和一滤波输出端，所述滤波电路的滤波输入端与所述单片机的脉冲宽度调制信号输出端口连接；
一一级反相电路，所述一级反相电路具有一信号反相输入端和一信号反相输出端，所述一级反相电路的信号反相输入端与所述滤波电路的滤波输出端连接；
一信号运算放大电路，所述信号运算放大电路具有一第一信号输入端、一第二信号输入端、一第一信号运算放大输出端和一第二信号运算放大输出端，所述信号运算放大电路的第一信号输入端与所述滤波电路的滤波输出端连接，其第二信号输入端与所述一级反相电路的信号反相输出端连接，其第一信号运算放大输出端与旋转变压器的初级绕组的第一信号输入端连接，其第二信号运算放大输出端与旋转变压器的初级绕组的第二信号输入端连接，用于驱动旋转变压器的初级绕组动作；
一第一隔直运算放大电路，所述第一隔直运算放大电路具有一信号输入端和一运算信号放大输出端，所述第一隔直运算放大电路的信号输入端与旋转变压器的次级绕组的第一信号输出端连接，其运算信号放大输出端与所述单片机的模拟量输入端口连接；以及
一第二隔直运算放大电路，所述第二隔直运算放大电路具有一信号输入端和一运算信号放大输出端，所述第二隔直运算放大电路的信号输入端与旋转变压器的次级绕组的第二信号输出端连接，其运算信号放大输出端与所述单片机的模拟量输入端口连接。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述滤波电路包括第一、第二、第三、第四电阻、第一、第二、第三、第四电容以及一第一运算放大器，所述第一电阻的一端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，其另一端连接在所述第一运算放大器的输出端上，所述第二电阻的一端作为所述滤波电路的滤波输入端，其另一端依次串联所述第三电阻、第四电阻后与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第一电容的一端与所述第一运算放大器的正电源端连接，其另一端接地，所述第二电容的一端并接在所述第三电阻与第四电阻之间，其另一端连接在所述第一运算放大器的输出端上，所述第三电容的一端并接在所述第二电阻与第三电阻之间，其另一端接地，所述第四电容的一端并接在所述第四电阻与第一运算放大器的同相输入端之间，其另一端接地，所述第一运算放大器的正电源端还与直流电源连接，其负电源端接地，其输出端作为所述滤波电路的滤波输出端。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述一级反相电路包括第五、第六、第七、第八电阻、第五电容以及第二运算放大器，所述第五电阻的一端连接在所述第二运算放大器的反相输入端上，其另一端连接在所述第二运算放大器的输出端上，所述第六电阻的一端与直流电源连接，其另一端分别与所述第八电阻的一端、第五电容的一端以及第二运算放大器的同相输入端连接，所述第八电阻和第五电容的另一端接地，所述第七电阻的一端作为所述一级反相电路的信号反相输入端，其另一端连接在所述第二运算放大器的反相输入端上，所述第二运算放大器的正电源端还与直流电源连接，其负电源端接地，其输出端作为所述一级反相电路的信号反相输出端。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述信号运算放大电路包括一集成有两路具有大电流输出能力的运算放大器的芯片、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七、第十八、第十九电阻以及第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四电容；所述芯片具有第一、第二反相输入端口、第一、第二正向输入端口、OTF端口、第一、第二输出端口、第一、第二正电源端口、芯片电源端口以及第一、第二接地端口；所述第九电阻、第十电阻和第六电容的一端并接后连接在所述芯片的第一反相输入端口上，所述第九电阻的另一端与所述第七电容的一端连接，所述第七电容的另一端作为所述信号运算放大电路的第一信号输入端，所述第十电阻和第六电容的另一端并接后连接在所述芯片的第一输出端口上；所述十一电阻、第十三电阻、第十七电阻、第十九电阻和第十四电容的一端并接，所述第十一电阻和第十三电阻的另一端分别与所述芯片的第一、第二正向输入端口连接，所述第十七电阻的另一端与直流电源连接，所述第十九电阻和第十四电容的另一端分别接地；所述第十二电阻和第八电容的一端并接后作为所述信号运算放大电路的第一信号运算放大输出端，所述第十二电阻的另一端连接在所述芯片的第一输出端口上，第八电容的另一端接地；所述第十四电阻、第十六电阻和第十三电容的一端并接后连接在所述芯片的第二反相输入端口上，所述第十四电阻的另一端与所述第十一电容的一端连接，所述第十一电容的另一端作为所述信号运算放大电路的第二信号输入端，所述第十六电阻和第十三电容的另一端并接后连接在所述芯片的第二输出端口上；所述第十五电阻和第十二电容的一端并接后作为所述信号运算放大电路的第二信号运算放大输出端，所述第十五电阻的另一端连接在所述芯片的第二输出端口上，所述第十二电容的另一端接地；所述芯片的OTF端口串联所述第十八电阻后与直流电源连接，其第一、第二正电源端口和芯片电源端口并接后与直流电源连接，其第一、第二接地端口接地；所述第九电容和第十电容的一端分别并接在所述芯片的第一、第二正电源端口和芯片电源端口并接后的公共端上，其另一端分别接地。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述第一隔直运算放大电路包括第二十、第二十一、第二十二电阻、第十五、第十六、第十七、第十八电容以及第三运算放大器，所述第二十电阻和第十五电容的一端并接后连接在所述第三运算放大器的反相输入端上，其另一端并接后连接在所述第三运算放大器的输出端上，所述第十六电容和第十七电容的一端并接后作为所述第一隔直运算放大电路的信号输入端，所述十六电容的另一端串联所述第二十一电阻后与所述第三运算放大器的反相输入端上，所述第十七电容的另一端接地，所述第三运算放大器的正电源端与直流电源连接，其负电源接地，所述第二十二电阻和第十八电容的一端并接后作为所述第一隔直运算放大电路的运算信号放大输出端，所述第二十二电阻的另一端连接在所述第三运算放大器的输出端上，所述第十八电容的另一端接地。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述第二隔直运算放大电路包括第二十三、第二十四、第二十五电阻、第十九、第二十、第二十一、第二十二电容以及第四运算放大器，所述第二十三电阻和第十九电容的一端并接后连接在所述第四运算放大器的反相输入端上，其另一端并接后连接在所述第四运算放大器的输出端上，所述第二十电容和第二十一电容的一端并接后作为所述第二隔直运算放大电路的信号输入端，所述二十电容的另一端串联所述第二十四电阻后与所述第四运算放大器的反相输入端上，所述第二十一电容的另一端接地，所述第四运算放大器的正电源端与直流电源连接，其负电源接地，所述第二十五电阻和第二十二电容的一端并接后作为所述第二隔直运算放大电路的运算信号放大输出端，所述第二十五电阻的另一端连接在所述第四运算放大器的输出端上，所述第二十二电容的另一端接地。
由于采用了如上的技术方案，本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用分立元件搭建驱动电路，驱动正余弦旋变激励端，采集感应电压输出给单片机解码，不需要昂贵的专用芯片，即可实现转子位置检测，经验证能满足无刷电机控制需求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的电路原理图。
图2是本实用新型的滤波电路和一级反相电路组合后的电路图。
图3是本实用新型的信号运算放大电路的电路图。
图4是本实用新型的第一隔直运算放大电路的电路图。
图5是本实用新型的第二隔直运算放大电路的电路图。
图6是本实用新型的激励信号、正弦绕组信号、余弦绕组信号的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
参见图1，图中给出的是一种无刷电机旋转变压器驱动电路，包括单片机100、滤波电路200、一级反相电路300、信号运算放大电路400、第一隔直运算放大电路500以及第二隔直运算放大电路600。
单片机100具有一脉冲宽度调制信号输出端口110和一模拟量输入端口120。
滤波电路200具有一滤波输入端210和一滤波输出端220，滤波电路200的滤波输入端210与单片机100的脉冲宽度调制信号输出端口110连接。
一级反相电路300具有一信号反相输入端310和一信号反相输出端320，一级反相电路300的信号反相输入端310与滤波电路200的滤波输出端220连接。
信号运算放大电路400具有信号输入端410、420和信号运算放大输出端430、440，信号运算放大电路400的信号输入端410与滤波电路200的滤波输出端220连接，其信号输入端420与一级反相电路300的信号反相输出端320连接，其信号运算放大输出端430与旋转变压器10的初级绕组的第一信号输入端连接，其信号运算放大输出端440与旋转变压器10的初级绕组的第二信号输入端连接，用于驱动旋转变压器的初级绕组动作。
第一隔直运算放大电路500具有一信号输入端510和一运算信号放大输出端520，第一隔直运算放大电路500的信号输入端510与旋转变压器10的次级绕组的第一信号输出端连接，其运算信号放大输出端520与单片机100的模拟量输入端口120连接。
第二隔直运算放大电路600具有一信号输入端610和一运算信号放大输出端620，第二隔直运算放大电路600的信号输入端610与旋转变压器10的次级绕组的第二信号输出端连接，其运算信号放大输出端620与单片机100的模拟量输入端口120连接。
参见图2，滤波电路200包括电阻R1、R2、R3、R4、电容C1、C2、C3、C4以及运算放大器U1A，电阻R1的一端与所述运算放大器U1A的反相输入端连接，其另一端连接在运算放大器U1A的输出端上，电阻R2的一端作为滤波电路200的滤波输入端210，其另一端依次串联电阻R3、电阻R4后与运算放大器U1A的同相输入端连接，电容C1的一端与运算放大器U1A的正电源端连接，其另一端接地，电容C2的一端并接在电阻R3与电阻R4之间，其另一端连接在运算放大器U1A的输出端上，电容C3的一端并接在电阻R2与电阻R3之间，其另一端接地，电容C4的一端并接在电阻R4与运算放大器U1A的同相输入端之间，其另一端接地，运算放大器U1A的正电源端还与5V直流电源连接，其负电源端接地，其输出端作为滤波电路200的滤波输出端220。
参见图2，一级反相电路300包括电阻R5、R6、R7、R8、电容C5以及运算放大器U1B，电阻R5的一端连接在运算放大器U1B的反相输入端上，其另一端连接在运算放大器U1B的输出端上，电阻R6的一端与直流电源连接，其另一端分别与电阻R8的一端、电容C5的一端以及运算放大器U1B的同相输入端连接，电阻R8和电容C5的另一端接地，电阻R7的一端作为一级反相电路300的信号反相输入端310，其另一端连接在运算放大器U1B的反相输入端上，运算放大器U1B的正电源端还与5V直流电源连接，其负电源端接地，其输出端作为一级反相电路300的信号反相输出端320。
参见图3，信号运算放大电路400包括一集成有两路具有大电流输出能力的运算放大器的芯片U2、电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19以及电容C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14。芯片410具有反相输入端口IN1-、IN2-、正向输入端口IN1+、IN2+、OTF端口、输出端口OUT1、OUT2、正电源端口VCC_01、VCC_02、芯片电源端口VCC以及两个接地端口GND。
电阻R9、电阻R10和电容C6的一端并接后连接在芯片410的反相输入端口IN1-上，电阻R9的另一端与电容C7的一端连接，电容C7的另一端作为信号运算放大电路400的信号输入端410，电阻R10和电容C6的另一端并接后连接在芯片U2的输出端口OUT1上；电阻R11、R13、R17、R19和电容C14的一端并接，电阻R11、R13的另一端分别与芯片U2的正向输入端口IN1+、IN2+连接，电阻R17的另一端与12V直流电源连接，电阻R19和电容C14的另一端分别接地；电阻R12和电容C8的一端并接后作为信号运算放大电路400的信号运算放大输出端430，电阻R12的另一端连接在芯片U2的输出端口OUT1上，电容C8的另一端接地；电阻R14、R16和电容C13的一端并接后连接在芯片U2的反相输入端口IN2-上，电阻R14的另一端与电容C11的一端连接，电容C11的另一端作为信号运算放大电路400的信号输入端420，电阻R16和电容C13的另一端并接后连接在芯片U2的输出端口OUT2上；电阻R15和电容C12的一端并接后作为信号运算放大电路400的信号运算放大输出端440，电阻R15的另一端连接在芯片U2的输出端口OUT2上，电容C12的另一端接地；芯片U2的OTF端口串联电阻R18后与5V直流电源连接，其正电源端口VCC_01、VCC_02和芯片电源端口VCC并接后与12V直流电源连接，其两个接地端口GND接地；电容C9、C10的一端分别并接在芯片U2的正电源端口VCC_01、VCC_02和芯片电源端口VCC并接后的公共端上，其另一端分别接地。
参见图4，第一隔直运算放大电路500包括电阻R20、R21、R22、电容C15、C16、C17、C18以及运算放大器U1C，电阻R20和电容C15的一端并接后连接在运算放大器U1C的反相输入端上，其另一端并接后连接在运算放大器U1C的输出端上，电容C16、C17的一端并接后作为第一隔直运算放大电路500的信号输入端510，电容C16的另一端串联电阻R21后与运算放大器U1C的反相输入端上，电容C17的另一端接地，运算放大器U1C的正电源端与5V直流电源连接，其负电源接地，电阻R22和电容C18的一端并接后作为第一隔直运算放大电路500的运算信号放大输出端520，电阻R22的另一端连接在运算放大器U1C的输出端上，电容C18的另一端接地。
参见图5，第二隔直运算放大电路600包括电阻R23、R24、R25、电容C19、C20、C21、C22以及运算放大器U1D，电阻R23和电容C19的一端并接后连接在运算放大器U1D的反相输入端上，其另一端并接后连接在运算放大器U1D的输出端上，电容C20、C21的一端并接后作为第二隔直运算放大电路600的信号输入端610，电容C20的另一端串联电阻R24后与运算放大器U1D的反相输入端上，电容C21的另一端接地，运算放大器U1D的正电源端与5V直流电源连接，其负电源接地，电阻R25和电容C22的一端并接后作为第二隔直运算放大电路600的运算信号放大输出端620，电阻R25的另一端连接在运算放大器U1D的输出端上，电容C22的另一端接地。
本实用新型的无刷电机旋转变压器驱动电路的工作原理如下：
单片机100产生一个10KHz的PWM信号MCU_EXC，并将这个PWM信号MCU_EXC送入滤波电路200进行滤波处理，得到一个正弦信号EXC_P，而这个正弦信号EXC_P经过一级反相电路300后得到与EXC_P相位差180度的正弦信号EXC_N。EXC_P、EXC_N两路信号经过信号运算放大电路400进行伏值和驱动能力的放大，放大过后的信号Reso_EXC_P，Reso_EXC_N用来驱动旋转变压器10的初级绕组。旋转变压器10将驱动信号耦合到次级绕组，即正弦绕组和余弦绕组。这两个信号Resolver_SIN、Resolver_COS分别经过第一隔直运算放大电路500和第二隔直运算放大电路600进行隔直和运算放大后，得到两路信号Reso_SIN_AD、Reso_COS_AD，最后将这两路信号Reso_SIN_AD、Reso_COS_AD输出到单片机100的模拟量输入端口，单片机100采样这两路信号的包络线，从而判断电机转子位置，如图6所示。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。