高速压电陶瓷驱动电源

1、高速压电陶瓷驱动电源压电陶瓷具有体积小，辨别率高，响应快，推力大等一系列特点。用它制成的压电陶瓷驱动器广泛应用于微位移输出装置、力发生装置、冲击电机、光学扫描等领域。因此压电陶瓷的驱动电源技术已成为十分重要的讨论热点。目前，国内频繁的压电陶瓷器件主要基于静态特性，因此该类压电陶瓷驱动电源动态特性不抱负，沟通负载能力差，不适合应用于动态领域。例如，压电陶瓷管冲击马达，是基于冲击原理，利用锯齿波驱动压电陶瓷管，使得压电马达产生正反的旋转，频响范围宽及具有很高升高和下降速率是该类压电陶瓷驱动电源必需满足的重要动态特性。但现在国内对此种驱动电源的讨论不多，且价格昂贵，因此有须要设计一种满足上述要求且价

2、格低廉的压电陶瓷驱动电源。1 高压驱动电源原理及设计该高压驱动电源主要由高压直流电源、恒流源及功率放大电路三部分组成。功率放大电路部分将锯齿波信号放大，以此驱动压电陶瓷管。为了得到迅速的下降速率，使压电陶瓷管形成冲击，则需用法恒流源协助容性负载的压电陶瓷迅速泄放电荷。11 高压直流电源高压直流电源部分1所示，工频220 v沟通电经输出双130 v沟通，经整流桥整流和滤波后，得到180 v直流电，作为驱动电路的工作电压。12 恒流源电路恒流源电路2所示，本设计电路的运放挑选op467，其升高速率可达到170 vs，且具有极宽的响应频率，彻低能满足要求。当a点的输入电压为va时，按照虚短原则，va

3、=vb，同向输入端与反向输入端的输入均为 0，则vb=vc，所以流经的电流恒为i=var3，此时vgs35 v，场效应管导通。假若输入电压va有电压波动+v，放大器的差模增益临近无穷大，所以vg增大，vgs增大，流经场效应管的电流增大，则vc增强；又因vb=vc，故vb也增大，且终于与va相等，保证恒流源正常工作，反之当v为负时，同理。此恒流源电路的电流i=50 ma，即电压va=75 v，此恒流源电路的目的主要是协助容性负载压电陶瓷泄放电荷，使驱动压电陶瓷管的锯齿波具有迅速的下降速率，当与功率放大电路衔接时，将恒流源场效应管的漏极与图3功率放大电路的d点衔接在一起。13 功率放大电路功率放大

4、电路3所示，该部分电路的运放也挑选op467，这样可以保证两部分电路在速度上匹配。功率放大级选用场效应管irf840，它具有电流负载能力大，开关速度快(纳秒级)的特点，因此适合驱动容性负载。此功率放大电路中含有一个悬浮地(即图3中的点d)，恒流源电路运放的供电电压经过dcdc转换模块后，将功率放大电路的运放参考点与地分开。当电路工作在线性区域内时，若输入信号uin的电压范围为-100 v，则与f点的电压相等，在通道df上产生电流，r6与r7为分压，r6与r7的比例打算了放大电压的倍数，则驱动压电陶瓷的电压uout= (uinr6)(r6+r7)。因为电流i恒定不变，故r6与r7阻值不能过小，以

5、保证其具有足够的电流负载能力来驱动压电陶瓷。2 设计结果该设计的输入信号幅值范围为-100 v，输出范围为0350 v，泄放电流为50 ma。试验测试时，以容性负载230×(1±01)pf为标准，在100 hz100 khz的频率范围内，当以vpp=6 v偏置为-3 v的方波信号输入时，测得其不同的放大倍数与频率的关系4所示。可以看出，在60 khz以后，波形已经严峻失真，所以应避开在高于60 khz的状况下用法高压电源驱动器。在不加负载，而以vpp=6 v，偏置为-3 v，f=50 khz的方波输入时，电源输出结果5所示。图5中，输出方波为衰减10倍的波形。由此可知，输出的方波峰峰值为240 v，且升高速率高于下降速率。由图5所示数据可计算出下降速率约为48 vs，升高速率约为80 vs，这相对于其他动态压电陶瓷驱动电源具有显然的优势，该参数已能够满足压电陶瓷管冲击电机定子形成扭转所需要的条件。3 结 语设计的高速压电陶瓷驱动电源具有