旋变器（旋转变压器）是用来精确测量角位置的高效装置，特别是在恶劣环境下表现更为出色，其机电传感器部分以可变耦合变压器的方式工作，其初级绕组和两个次级绕组之间的磁耦合量根据旋转部件（转子）位置而改变；转子通常安装在电机轴上。

　　旋变器可部署在工业电机控制、伺服器、机器人、混合动力和全电动汽车中的动力系统单元以及要求提供精确轴旋转的其他许多应用中。

　　同时，这些新的应用也对旋变器以及传感器在位置感测精度、器件尺寸和可靠性提出了更高的要求，依靠多个电子元器件搭建传感器控制电路的传统设计，已经不再能满足客户的需求。

经典旋变器与可变磁阻旋变器信号原理图

标准旋变器的初级绕组位于转子上，两个次级绕组位于定子上。而另一方面，可变磁阻旋变器的转子上无绕组，其初级和次级绕组均在定子上，但转子的凸极（裸露极点）将次级正弦变化耦合至角位置

旋变器关键参数

传统旋变器传感器控制电路原理图

日前，德州仪器（TI）推出了业内首款具有集成电源、激励放大器和功能安全特性的分解器传感器接口PGA411-Q1。与市面上的其他解决方案相比，此新装置无需外部元件，即可激励分解器传感线圈，并同时计算旋转电机轴的角度和速率。PGA411-Q1轴角数字转换器的架构能够帮助设计人员提高终端设备的系统精度和稳定性，如混合动力汽车/电动车（HEV/EV）牵引逆变器、电动助力转向系统、集成启停发电机、工业交流（AC）伺服电机控制和机械手臂控制。

德州仪器汽车信号链产品经理邱笑凡在接受笔者采访时指出，新型PGA411-Q1具备一系列特点和优势，从而可以满足当前客户在小型化、感测精度和安全性方面的需求。

德州仪器汽车信号链产品经理邱笑凡

邱笑凡指出，高集成度是PGA411-Q1的最显著特征之一，它把旋变数字转换、 旋变器线圈激励磁放大器、具有短路保护功能的10V至17V电源和系统保护诊断功能都集成在了一起，可省去传统方案中至少10个外部和无源元件，从而节省多达50％的印刷电路板（PCB）空间。由于集成了激励放大器、具有短路保护的高压升压电源、可编程故障检测阈值和滤波器，PGA411-Q1可支持广泛的4-Vrms和7 -Vrms分解器感应器，且通常无需采用外部电路。

图为采用PGA411-Q1的简化控制方案

同时，诸多内置可编程功能（如：内时钟、AFE以及增强的诊断和保护功能）使工程师能够调整设备以适应各种分解器传感器和系统的需求。设计人员可以轻松地改变内部参数，进入到新的平台设计，而无需投入大量通常所需的工程量来重新设计硬件或调试一个新系统。

其次，PGA411-Q1拥有实现系统稳定性和高精度的架构，该装置的架构提供过压、欠压和热保护，包括隔离高电流和高压模块与设备其它组件（如：极易受损的模拟前端AFE）。此外，AFE的集成比较器无需安装外部模数转换器，这有助于减轻量化噪声对传感器输入信号的影响，从而实现稳定性。

第三，高级功能安全特性增强了系统在恶劣环境的适应能力。通过集成的内建自测试（BIST）启动后可自动自检模拟和逻辑组件，可实现更高的潜在故障覆盖率。与市面上的其他解决方案相比，自检和内置诊断设备很大程度上省却了外部保护的需求，使工程师能够开发出符合国际标准化组织（ISO）26262的汽车安全完整性等级（ASIL）D功能安全认证的系统，PGA411-Q1的用户还可以得到《设备安全手册》、《安全分析报告》和《安全案例报告》等文档。

邱笑凡表示，除了旋变器传感器的技术要求外，安全性的方案是目前市场上急需的。中国车厂对于安全性能，还处在了解的阶段，但是德国要求供应商提供的方案必须要可以做诊断、认证的趋势是必然的。中国的新能源汽车日后必然走向国际市场，因此具体安全标准，PGA411-Q1的方案更适合中国汽车顺利通过安全标准的检测。

作为系统级方案供应商，德州仪器建议开发人员可将PGA411-Q1轴角数字转换器与TI的C2000™ F28379微控制器（MCU）技术结合使用，实现功能安全冗余设计。DesignDRIVEPosition Manager技术可让工程师获得连接分解器传感器接口所需的基本功能，从而节省工业伺服和交流变频驱动器的开发、支持和测试时间。

邱笑凡透露，目前在新能源汽车领域，助力马达和电机马达应用安全性非常重要，TI与一级厂商的讨论中, 计划在2020年把安全等级从C级升级到D级，所以TI的PGA411-Q1旋变器驱动方案为此提前进行了布局。