旋變器（旋轉變壓器）是用來精確測量角位置的高效裝置，特別是在惡劣環境下表現更為出色，其機電傳感器部分以可變耦合變壓器的方式工作，其初級繞組和兩個次級繞組之間的磁耦合量根據旋轉部件（轉子）位置而改變；轉子通常安裝在電機軸上。

　　旋變器可部署在工業電機控制、伺服器、機器人、混合動力和全電動汽車中的動力系統單元以及要求提供精確軸旋轉的其他許多應用中。

　　同時，這些新的應用也對旋變器以及傳感器在位置感測精度、器件尺寸和可靠性提出了更高的要求，依靠多個電子元器件搭建傳感器控制電路的傳統設計，已經不再能滿足客戶的需求。

經典旋變器與可變磁阻旋變器信號原理圖

標準旋變器的初級繞組位于轉子上，兩個次級繞組位于定子上。而另一方面，可變磁阻旋變器的轉子上無繞組，其初級和次級繞組均在定子上，但轉子的凸極（裸露極點）將次級正弦變化耦合至角位置

旋變器關鍵參數

傳統旋變器傳感器控制電路原理圖

日前，德州儀器（TI）推出了業內首款具有集成電源、激勵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，此新裝置無需外部元件，即可激勵分解器傳感線圈，并同時計算旋轉電機軸的角度和速率。PGA411-Q1軸角數字轉換器的架構能夠幫助設計人員提高終端設備的系統精度和穩定性，如混合動力汽車/電動車（HEV/EV）牽引逆變器、電動助力轉向系統、集成啟停發電機、工業交流（AC）伺服電機控制和機械手臂控制。

德州儀器汽車信號鏈產品經理邱笑凡在接受筆者采訪時指出，新型PGA411-Q1具備一系列特點和優勢，從而可以滿足當前客戶在小型化、感測精度和安全性方面的需求。

德州儀器汽車信號鏈產品經理邱笑凡

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

圖為采用PGA411-Q1的簡化控制方案

同時，諸多內置可編程功能（如：內時鐘、AFE以及增強的診斷和保護功能）使工程師能夠調整設備以適應各種分解器傳感器和系統的需求。設計人員可以輕松地改變內部參數，進入到新的平臺設計，而無需投入大量通常所需的工程量來重新設計硬件或調試一個新系統。

       其次，PGA411-Q1擁有實現系統穩定性和高精度的架構，該裝置的架構提供過壓、欠壓和熱保護，包括隔離高電流和高壓模塊與設備其它組件（如：極易受損的模擬前端AFE）。此外，AFE的集成比較器無需安裝外部模數轉換器，這有助于減輕量化噪聲對傳感器輸入信號的影響，從而實現穩定性。

第三，高級功能安全特性增強了系統在惡劣環境的適應能力。通過集成的內建自測試（BIST）啟動后可自動自檢模擬和邏輯組件，可實現更高的潛在故障覆蓋率。與市面上的其他解決方案相比，自檢和內置診斷設備很大程度上省卻了外部保護的需求，使工程師能夠開發出符合國際標準化組織（ISO）26262的汽車安全完整性等級（ASIL）D功能安全認證的系統，PGA411-Q1的用戶還可以得到《設備安全手冊》、《安全分析報告》和《安全案例報告》等文檔。

邱笑凡表示，除了旋變器傳感器的技術要求外，安全性的方案是目前市場上急需的。中國車廠對于安全性能，還處在了解的階段，但是德國要求供應商提供的方案必須要可以做診斷、認證的趨勢是必然的。中國的新能源汽車日后必然走向國際市場，因此具體安全標準，PGA411-Q1的方案更適合中國汽車順利通過安全標準的檢測。

作為系統級方案供應商，德州儀器建議開發人員可將PGA411-Q1軸角數字轉換器與TI的C2000? F28379微控制器（MCU）技術結合使用，實現功能安全冗余設計。DesignDRIVEPosition Manager技術可讓工程師獲得連接分解器傳感器接口所需的基本功能，從而節省工業伺服和交流變頻驅動器的開發、支持和測試時間。

       邱笑凡透露，目前在新能源汽車領域，助力馬達和電機馬達應用安全性非常重要，TI與一級廠商的討論中, 計劃在2020年把安全等級從C級升級到D級，所以TI的PGA411-Q1旋變器驅動方案為此提前進行了布局。