用于電動車輛旋轉(zhuǎn)變壓器的雙運(yùn)算放大器，更小設(shè)計(jì)尺寸、更耐用

TSB582是意法半導(dǎo)體首款高壓大電流雙運(yùn)算放大器，封裝小巧（帶裸露焊盤的SO8和帶有裸露焊盤和表面可濕的DFN8）。我們的團(tuán)隊(duì)首先考慮將其用于電動車輛的旋轉(zhuǎn)變壓器，或具有高功率交流電機(jī)或無刷直流電機(jī)的其他應(yīng)用（能將機(jī)械運(yùn)動轉(zhuǎn)換為電氣數(shù)據(jù)），以確定電機(jī)位置并提高效率。此外，該運(yùn)算放大器的尺寸以及與其他運(yùn)算放大器的引腳兼容性使其成為一款出色的壓電執(zhí)行器通用器件。因此，我們在2023年全球嵌入式系統(tǒng)展上推出了TSB582并在駕駛模擬演示中展示了新款Toronto Technology Tour。

為什么旋轉(zhuǎn)變壓器在電動車輛中如此重要？

電機(jī)控制算法的精度

電動車輛必須仔細(xì)調(diào)整發(fā)送到每個(gè)電機(jī)的電流，以提供理想性能。例如，當(dāng)電動車輛左轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)控制算法必須快速準(zhǔn)確地驅(qū)動左右電機(jī)上的IGBT，以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)呐ぞ?，確保平穩(wěn)的駕駛體驗(yàn)。同樣，踩下油門時(shí)必須立即加速，了解車輪的確切位置將確保駕駛員能夠輕松控制汽車。簡言之，車輪的精確位置對電機(jī)控制算法至關(guān)重要。那么，為什么工程師傾向于使用旋轉(zhuǎn)變壓器而非編碼器？

旋轉(zhuǎn)變壓器使用轉(zhuǎn)子中的初級線圈。除了這個(gè)參考線圈外，定子中還有兩個(gè)次級繞組，彼此呈90°放置。其中一個(gè)繞組被稱為正弦繞組，因?yàn)橄到y(tǒng)報(bào)告其正弦振幅，而另一個(gè)是余弦繞組。簡單來說，交流電通過初級線圈，在移動時(shí)，其電磁場激勵(lì)次級繞組。通過測量每個(gè)繞組的電流變化，可以獲得正弦和余弦函數(shù)。然后，程序可以通過正弦和余弦值應(yīng)用反正切函數(shù)來獲得轉(zhuǎn)子的精確角度。

旋轉(zhuǎn)變壓器與電動車輛普及

從旋轉(zhuǎn)變壓器內(nèi)部的基本概況可以看出，這款傳感器速度快、性能穩(wěn)定。由于機(jī)制和電子器件簡單，也無需擔(dān)心有棘手的故障出現(xiàn)。這也解釋了為什么制造商都青睞于旋轉(zhuǎn)變壓器而非編碼器。旋轉(zhuǎn)變壓器的耐高溫特性使汽車制造商可以將旋轉(zhuǎn)變壓器放在離電機(jī)更近的地方，而不用擔(dān)心工作條件。如此一來，也滿足了制造商對于旋轉(zhuǎn)變壓器尺寸的要求。通過縮減設(shè)計(jì)和組件，團(tuán)隊(duì)便能創(chuàng)造出更強(qiáng)大、更易于使用的產(chǎn)品。因此，對旋轉(zhuǎn)變壓器作進(jìn)一步的改進(jìn)還可繼續(xù)降低成本，使電動車輛更易購置。

為什么TSB582在旋轉(zhuǎn)變壓器中如此受歡迎？

優(yōu)化材料清單

▲旋轉(zhuǎn)變壓器圖中的TSB582

了解了旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理，就很容易理解為什么工程師習(xí)慣在初級線圈上使用兩個(gè)運(yùn)算放大器。然而，TSB582提供兩個(gè)通道，使設(shè)計(jì)人員僅需使用一個(gè)高電流運(yùn)算放大器，從而將功率級減半并降低材料成本。此外，設(shè)計(jì)人員還可并行使用兩個(gè)通道，將輸出電流加倍至400 mA，以支持使用伺服電機(jī)或機(jī)械臂的工業(yè)應(yīng)用。此外，TSB582還可與其他運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)引腳兼容，大大增加了其自身的實(shí)用性。只需進(jìn)行一次鑒定即可用于多種設(shè)計(jì)，由此降低了研發(fā)的成本。

惡劣條件保護(hù)

▲意法半導(dǎo)體演示輪

旋轉(zhuǎn)變壓器的另一個(gè)重要優(yōu)勢是其耐用性。TSB582配有輸出電流限制器以及短路和過溫保護(hù)，有助于應(yīng)對更為惡劣的條件。例如，對于熱安全功能，器件會自動關(guān)閉輸出功率級，使其冷卻下來。一旦溫度降至某一水平以下，便會重新啟動。工程師不用操心添加安全措施，只要在規(guī)劃極端條件時(shí)加以利用即可。意法半導(dǎo)體數(shù)據(jù)手冊甚至包含了PCB布局建議和應(yīng)用示例，以幫助設(shè)計(jì)人員開展工作。