一种压电陶瓷执行器动态驱动电源

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基于FPGA和DDS的压电陶瓷驱动器驱动电源设计

压电陶瓷驱动器可等效为一个容性负载，其驱动电源可分为电压控制型和电荷控制型。电压控制型压电陶瓷驱动器存在动态性能差的问题；电荷控制型压电陶瓷驱动器则存在在静态下易充电饱和、难以获得稳定输出的问题】。电荷型驱动电源设计较为复杂，充电电流及充电时间较难掌控且压电驱动器存在漏电流现象，因此基于电压控制的驱动电源得到了广泛的应用。借助非线性补偿和校正等措施，使得电压控制型驱动电源能够满
潼用ＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄ压电陶瓷驱动器驱动电源设计术
余凌，李威，杨雪锋，叶果（中国矿业大学机电工程学院，江苏徐州２２１００８）
响应快、稳定性好等优点，成为改进传统压电驱动电源的优先选项［４１。本文以宏微双重并联结构的精密定位为研究背景，在对行业背景、应用领域及国内外研究现状充分调研的基础上，针对微动平台开发了一种能满足压电驱动器快速响应的动态电源。１压电陶瓷驱动电源的总体设计
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＰＧＡ；ＤＤＳ；ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｅｒａｍｉｃ；ｂｒｉｄｇｅ－ｔｙｐｅｄｒｉｖｉｎｇｐｏｗｅｒ；ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｎｄｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ

压电陶瓷

《高精度动态压电陶瓷驱动电源》题目：压电陶瓷动态驱动电路设计姓名：XXX学号：XXXXXXXXXXX学院：机电与信息工程学院专业：测控技术与仪器年级：2014级日期：2016年7月22日课程设计说明书一、实验目的1.了解压电陶瓷的工作原理和结构特性；2.熟练使用并掌握multisim仿真软件；3.设计一电路将压电陶瓷应用于动态驱动电路中。

二、实验要求1.输入信号，类型：正弦；幅值：0~10V，频率0~10Khz。

2.输出信号，类型：正弦；幅值：0~150V，频率0~10Khz。

3.负载情况，电阻：51欧姆；电容：5.1微法。

4.频率特性，幅频-3db超过5Khz，相频-90度超过5Khz。

5.失真度不超过20%。

6.分析电路发热情况及效率，使效率尽可能大。

三、压电陶瓷介绍压电陶瓷作为一种新型的电致伸缩智能材料，具有体积小、分辨率高，响应快，出力大的优点，被广泛应用于航空，液压，工业及国防等各个领域，但是压电陶瓷具有位移极小的缺点，通常无法直接应用，工业上一般采用机械串联，电气并联的结构，压电陶瓷作为一种阻容器件，多片并联会导致其整体电阻减小，电容增大。

较大的电容会对驱动控制回路带来不利的影响，导致其精度降低，同时充放电时间增大，使得其整体频率响应特性大大降低，常规的静态稳压电源无法满足其驱动要求。

四、压电陶瓷驱动电路性能优势介绍（参考资料）1、高压驱动电源原理及电路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。

为了得到快速的电压下降速率，使压电陶瓷管形成冲击，则需使用恒流源帮助容性负载的压电陶瓷快速泄放电荷。

（1）高压直流电源高压直流电源部分如图1所示，工频220V交流电经变压器输出双130V交流，经整流桥整流和电容滤波后，得到180V直流电，作为驱动电路的工作电压。

高压直流电源（2）恒流源电路恒流源电路如图2所示，本设计电路的运放选择OP467，其上升速率可达到170V/μs，且具有极宽的响应频率，完全能满足要求。

压电陶瓷动态驱动电源研究

的过流保护；负反馈网络对输出电压进行反馈，决定了整个驱动电源的放大倍数，证了电源的精度．保
２２驱动电源电路设计．
收稿日期：０９０－２２０－４２＊通讯作者：ｅｌｓｘ．ｄ．ｎａｏｕ＠ｍｕｅｕｃ
２误差放大式驱动电源［．一般由误差放大器）７它］和功率放大器两部分组成，直接从输出电压取得反馈，
图１动态驱动电源原理框图
Ｆｉ．Ｐｉｃｐｅｄａｒｍｆｔｅｄｉｉｇｐｗｅｇ１ｒｎｉｌｉｇａｏｈｒｖｎｏｒ
压电陶瓷动态驱动电源研究
黄征，文莺，建寰杨张
（门大学物理与机电工程学院，建厦门３１０）厦福６０５
摘要：用分立元件设计了一种基于电压控制型的可动态应用压电陶瓷驱动电源．采该驱动电源由高压放大电路、功率放
流／电荷控制型两种Ｌ］电压控制型是比较成熟的驱２．
性较差，电路实现也较复杂．
２可动态应用驱动电源设计
２１驱动电源整体设计．
针对ＰＴ执行器呈强容性负载的特性，文研究Ｚ本了基于线性直流放大方式的ＰＴ执行器的驱所示．
图２ＰＴ驱动电源的实现电路图，用分立元为Ｚ采件搭建高压功率放大电路，图中可以看出整个电路从

压电陶瓷驱动方案

压电陶瓷驱动方案
压电陶瓷是一种能够将机械应力转化为电能的材料，它在驱动和控制方面具有广泛的应用。

以下是压电陶瓷驱动方案的几种常见方式：
1. 压电陶瓷驱动器（PZT驱动器）：使用专门设计的压电陶瓷驱动器，通过施加电场来改变压电陶瓷的形状，从而实现驱动功能。

这种方案适用于需要精确控制的应用，例如精密定位系统、振动传感器等。

2. 压电陶瓷驱动电机：将压电陶瓷与电机结合起来，通过压电效应来驱动电机运动。

这种方案常用于微型电机或需要高精度和高响应速度的应用，如自动对焦机构、纳米定位系统等。

3. 压电陶瓷声波发生器：利用压电陶瓷的特性，通过施加电场引起其振动，产生声波。

这种方案广泛应用于扬声器、超声波清洗设备、声波传感器等领域。

4. 压电陶瓷传感器：利用压电陶瓷的压电效应，将机械应力转化为电信号。

这种方案常用于力传感器、压力传感器、
加速度传感器等领域。

5. 压电陶瓷阀门控制：通过改变压电陶瓷的形状，实现阀门的开关控制。

这种方案常用于流体控制系统、气压控制系统等。

需要注意的是，不同的应用场景和需求可能需要不同的压电陶瓷驱动方案。

具体选择合适的方案需要根据具体的设计要求、性能需求和成本考虑来进行决策。

压电陶瓷冲击驱动电源的设计

Ｄ极和Ｓ极会导通。这种电路结构相当于在ＩＲＶ）６４０场效应管的Ｓ极和Ｄ极之间实现了一个高速电子开关，电子开关的导通时间小于６０ｎｓ。在电路中并联两个或两个以上的ＩＲＦ９６４０场效应管，就可以使导通速度和压电陶瓷充电速度进一步提高。冲击电源中有压电陶瓷放电电路，可以在冲击实验结束后将压电陶瓷驱动电压降为０，放电结束后可以进行重复性实验。Ｓ１是可以自复位的开关，与之有相同功能的光耦导通电路也有冲放电互锁
这样场效应管Ｉ肿６４０的Ｇ极和Ｓ极会导通，６０ｎｓ之内
度传感器的输出电压信号，得到这种压电陶瓷的冲击特性曲线。加速度传感器量程为１００３０ｇ，灵敏度为０．００２７ｍＶ／ｇ。压电陶瓷最大推力１０００Ｎ，最大位移量１０ｕｍ，等效电容为０．９ｐ．ｖ。测试装置中，加速度计固定在盖板上。拧紧螺钉后，盖板为压电陶瓷提供恒定的预紧力。
电陶瓷的驱动电压由０快速提升到１６５Ｖ。ＰＴＢＳ２００／８＊
０．１ｕＦ３３０ｏｕＦ，Ｒ３
ｕ —Ｒ４图２压电陶瓷冲击电源电路
４压电陶瓷冲击电源特性
８／１０型压电陶瓷等效电容为０．９ｔＷ，因此充电电流越大，
导通时间小于６０ｎｓ，最大持续导通电流可以达到１１Ａ。ＩＲＦ９６４０是Ｐ型场效应管，为实现高速电子开关功能设计了分压电阻导通电路。当Ｒ１和Ｒ２串联电路被自复位开关或光耦开关电路联通后，Ｒ１两端将分电压１０Ｖ，

低频压电陶瓷驱动器驱动电源研制

ＡｂｔａｔＡｓｔｈｅｃａａｔｒｔｆｉｚｅｅｔｉｅａｃａｔａｏｓｐｗｅｍｐｉｅｏｉｚｅｅｔｉａｔａｏｓｒｃ：ｏｔｈｒｃｅｉｉｏｅｏｌｃｒｃｒｍｉｃｕｔｒ，ｏｒａｌｆｒ［ｒｐｅｏｌｃｒｃｃｕｔｒｓｃｐｃｉｗａｒｐｓｄ，ｉｈｃｎａｐｙｈｇｏｔｇ（２０Ｖｅｋｔｅｋ）ｔｈｃｕｔｒａｄｉｉｈｒｃｅｉｅｙｍａ — ｓｐｏｏｅｗｈｃａｐｌｉｈｖｌｅ＋０ｐａｏｐａａｏｔｅａｔａｏｎｔｓｃａａｔｒｄｂｋｚｉｇｔｅｏｔｕｆｐｅｏｌｃｒｃｕｔｒｔｃｒａｈｐｒｔｎｌＩｅｕｎｙｏ０２０Ｈｚｔｉｌｏｓｉａｌｏｔｅｎｈｕｐｔｏｉｚｅｅｔｉａｔａｏｏｓａｌｔｔｅｏｅａｉａｑｅｃｆ￣０Ｉｓａｓｕｔｂｅｔｈｃｏｔ５ｐｅｏｌｃｒｃｄｖｃｓｂｓｄｏｈｒｎｉｅｏｎｉｐｅｏｌｃｒｃｅｅｔａｌａｈｐｌａｉｎｆｅｄｉｈｉｏｉｚｅｅｔｉｅｉｅａｅｎｔｅｐｉｃｆａｔ— ｉｅｅｔｉｆｃｓｗｅｌｓｔｅａｐｉｔｏｉｌｎｔｅａｍｆｐｌｚｃｄｎｍｃｄｓｌｃｍｅｔＡｅｐｗｅｍｐｉｅｌｎｔａｏｓｄｒｏｈｔｅｅｅｔｉａｎｃａｉａａｕｅｆｙａｉｐａｅｎ．ｎｗｉｏｒａｌｉｒｐａｈｔｃｎｉｅｓｂｔｈｌｃｒｌａｄｍｅｈｎｃｌｎｔｒＳｏｆｃ

压电陶瓷执行器的驱动技术研究

压电陶瓷执行器的驱动技术研究一、本文概述Overview of this article随着科技的快速发展，压电陶瓷执行器作为一种重要的驱动元件，在精密控制、振动抑制、传感器等领域的应用日益广泛。

其独特的驱动特性，如快速响应、高精度定位、低能耗等，使得压电陶瓷执行器在现代科技中占据了举足轻重的地位。

然而，如何高效、稳定地驱动压电陶瓷执行器，充分发挥其性能优势，一直是研究人员关注的焦点。

With the rapid development of technology, piezoelectric ceramic actuators, as an important driving component, are increasingly widely used in precision control, vibration suppression, sensors and other fields. Its unique driving characteristics, such as fast response, high-precision positioning, low energy consumption, etc., make piezoelectric ceramic actuators occupy a pivotal position in modern technology. However, how to efficiently and stably drive piezoelectric ceramic actuators and fully leverage their performance advantages has always been a focus of attention forresearchers.本文旨在探讨压电陶瓷执行器的驱动技术，深入分析其驱动原理、驱动电路设计、驱动信号优化以及在实际应用中的性能表现。

电压驱动型开关式压电陶瓷驱动电源的设计

电压驱动型开关式压电陶瓷驱动电源的设计电压驱动型开关式压电陶瓷驱动电源是一种用于驱动压电陶瓷的电源设计方案。

本文将介绍该设计的原理、电路结构和实现步骤。

我们需要了解压电陶瓷的工作原理。

压电陶瓷是一种可以产生电荷和应变的材料，当施加电场或外力时，会产生瞬态电荷。

通过控制施加在压电陶瓷上的电场或外力，可以实现对压电陶瓷的操控。

设计中使用的电源是开关式电源，其主要原理是通过开关周期性地将输入电压切换成一系列短脉冲，以控制输出电压的大小。

开关电源的电路主要由输入滤波电路、整流电路、变压器、稳压器和输出滤波电路组成。

我们的设计目标是实现对压电陶瓷施加可控的电场，我们需要将开关电源的输出接到压电陶瓷上。

为了保护压电陶瓷，我们需要添加一个电路来限制输出电压的大小。

这个电路通常称为驱动电路，可以通过调节输入电压来控制驱动电源的输出电压。

具体的实现步骤如下：1. 根据压电陶瓷的参数和工作要求，确定所需的输出电压范围和电流需求。

2. 根据输出电压范围和电流需求，选择合适的开关电源电路，并根据实际情况进行优化和调整。

3. 根据驱动电路的设计要求，选择合适的驱动电路方案，并根据实际情况进行调整和优化。

4. 设计控制电路，通过调节输入电压来控制驱动电源的输出电压。

5. 进行电路的仿真和调试，保证电路的可靠性和稳定性。

6. 根据实际需要进行电路的调整和优化。

7. 制作并测试样品，验证设计方案的有效性。

8. 根据测试结果，对电路进行再次调整和优化。

9. 批量生产并测试产品，确保产品的稳定性和可靠性。

电压驱动型开关式压电陶瓷驱动电源的设计是一个复杂的过程，需要综合考虑压电陶瓷的工作参数、开关电源的设计要求以及驱动电路的控制要求。

通过合理的设计和优化，可以实现对压电陶瓷的精确驱动，满足不同应用的需求。

压电陶瓷驱动电源毕业设计说明书

1.绪论1.1 引言压电陶瓷执行器因其体积小、位移分辨率高、响应速度快、输出力大、换能效益高等优点，广泛应用于扫描探针显微镜、自适应/主动光学元件、纳米定位、振动控制、声学、声纳、微流体输送等领域中[1]。

对于压电陶瓷稳定工作很多困难亟待解决，其中最迫切的就是驱动电源，压电陶瓷驱动电源技术己成为目前压电陶瓷执行器应用中的关键技术之一[2]。

1.2 国内外研究现状压电陶瓷执行器驱动电源主要有电压控制型和电流/电荷控制型两种[3]，从实现方式上主要有线性和开关式两种[4]。

电压控制型压电陶瓷执行器驱动电源有以下几种方式：1）线性直流放大式电源直接采用高压运算放大器的方式具有静态性能好、集成度高、结构简单等优点，但由于高压运算放大器的输出电流一般都小于200mA，因此压电陶瓷执行器的动态性能受到限制。

2）电压跟随式电源此种压电陶瓷执行器驱动电源将电压放大和功率放大分离，驱动级可以提供较高的驱动电流；由于没有直接从输出的电压信号取得采样，前后级之间会产生跟随误差，精度不可能很高；并且在静态时驱动电源仍有较大的功率输出，效率不高，发热严重。

3）误差放大式电源误差放大式驱动电源直接从输出电压取得反馈，可以对电压进行实时监控，同时对电路中的电流进行监控，以保证电路工作在正常的范围之内。

误差放大式电源是电压控制型压电陶瓷执行器驱动电源的主要形式。

4）开关式电源开关式驱动电源基于直流变化器原理，由于输出级(通常是MOSFET)只工作在开、关两种状态，因而提高了效率，发热小。

但是，目前基于这种原理研制的驱动电源输出纹波电压较大，频率特性差，电路实现也较复杂。

因此，采用开关式电源快速、准确驱动强容性负载仍需要更深入的研究[5]。

电流/电荷控制型压电陶瓷执行器驱动电源源于Comstock和Newcomb与Flinn 的研究工作，由于能降低叠堆型压电陶瓷执行器的滞后现象，实现线性驱动，得到深入研究。

但是电流/电荷控制型压电陶瓷执行器驱动电源存在零点漂移，低频特性差，限制了其应用[6]。

一种高输出电压的压电陶瓷驱动电源的研究

一种高输出电压的压电陶瓷驱动电源的研究作者：张会连胡文霞来源：《科技创新导报》2011年第12期摘要:压电陶瓷驱动电源是压电陶瓷微位移器应用中的关键部件。

PA85A是一种高压、高精度的MOSFET运算放大器。

本文提出了一种基于PA85A的单端供电的新型压电陶瓷驱动电源,介绍了该电源设计原理并对其性能进行了分析和测试。

该电源具有集成度高,响应速度快,驱动力强,稳定性好,输出电压高达(396.8V)的特性,能有效用于光纤光栅传感系统中。

关键词:压电陶瓷单端供电驱动电源中图分类号:T721 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(c)-0002-01压电陶瓷具有体积小、分辨率高、响应快、推力大等一系列优点,用它制成的压电驱动器广泛应用于微位移输出装置、力发生装置、微型机器人、光学扫描器等领域。

压电陶瓷的使用要有好的相应驱动电源,因此,压电陶瓷的驱动电源技术已成为当前的研究热点[1]。

1 驱动电源组成从原理上讲,主要有电压驱动型和电荷驱动型两种。

其中电压控制型驱动电源主要有基于直流变换器原理的开关式驱动电源和直流放大式电源两种形式,一种是基于直流变换原理开关式驱动电源,这种方法的功率损耗小、效率高、体积小,但高频干扰较大,电源输出纹波较大,频响范围较窄。

另一种是直流放大式驱动电源。

这种电源输出纹波小,频响范围较宽,目前高压运放技术日趋完善。

本文电源采用直流放大式电路。

微处理器通过数模转换器(DAC) 产生波形信号,经运算放大电路和由PA85A组成的功率放大电路实现信号的放大。

驱动电源具体要求为:(1)输出电压0～396.8V连续可调。

(2)频率为0～1kHz。

(3)分辨率(4)根据最高频率和最大电压波动范围计算所需的转换速率S.R=1.9V/μs。

2 驱动电源的设计与实现2.1 PA85A简介PA85A是APEX公司生产的一种高压、大带宽的MOSFET运算放大器,最大输出电流达到200 mA,具有很高的电源电压抑制比。

压电陶瓷驱动器原理

压电陶瓷驱动器原理
压电陶瓷驱动器是一种用于驱动压电陶瓷执行器的电子设备。

它的工作原理基于压电效应，即应力加在压电材料上会产生电荷，反之，施加电压会产生应力。

压电陶瓷驱动器主要由电源、放大器和压电陶瓷执行器组成。

当电源提供电压时，放大器将电压放大并输出到压电陶瓷上。

压电陶瓷受到电压的影响，会发生形变或振动。

具体来说，当施加电压时，压电陶瓷会经历弯曲、膨胀或收缩等变形，它的外形会改变。

这种变形可以被用来实现精确的运动控制，比如调整镜头焦距、振动马达等。

压电陶瓷驱动器还可以通过将电压快速切换来产生高频振动。

这种特性被广泛应用于声波发射和接收装置，比如超声波传感器和超声波清洗器等。

总之，压电陶瓷驱动器利用压电效应将电压转换为形变或振动，在各种工业和科学应用中都发挥着重要作用。

压电陶瓷驱动电源对不规则信号动态响应研究

ｉｓｎｈｒｑｅｃａｇｓｗｉｅａｄｔｅｒｓｏｓｐｅｓｖｒａｔＯｉｓｕｔｌＯｂｐｌＯｔｅｕｔ — ｒｌ，ａｄｔｅｆｅｕｎｙｒｎｅｉｄｎｈｅｐｎｅｓｅｄｉｅｙｆＳ，Ｓｔｉｓｉｂｅｔｅａｐｉｄｔｈｌａａａｅｒ
ＬＯＨｏｇｅＴＡｉｏｉＧＯＢ，ＵＧ，Ｉｉｎ，ＡｉｎＵｎ－，ＩＮＸａ－ａｊｎ，ＡｏＷｅＬａｇＣＯＬａｇＬ
（ｌｇｆＥｌｃｒｎｃＳｉｎｃｎｇｎｅｉｇ，ｉｉｉｅｓｔＣｏｌｅｏｅｔｏｉｃｅｅａｄＥｎｉｅｒｎｅＪｎｌＵｎｖｒｉｙ，Ｃｈｎｃｎ１０２，Ｃｈｎ）ｎａｇｈｕ３０１ｉａ
压电陶瓷驱动电源对不规则信号动态响应研究
罗红娥，田小建，高博，吴戈，李良，曹亮
（林大学电子科学与工程学院，林长春１０１）吉吉３０２
摘
要：究了压电陶瓷（Ｚ驱动电源对不规则信号的动态响应特性。以正弦信号为输入信号研究了此驱研ＰＴ）
超高速主动锁模光纤激光器因为可以产生脉宽短（个皮秒甚至更短）重复频率好（０ＧＨｚ几， ≥４）的光孤子脉冲，未来实现无中继光通信的理想光是源［。然而光纤激光器的腔长有上百米，受环境１］易

基于PA85的新型压电陶瓷驱动电源

电荷驱动型压电陶瓷驱动电源能很好的改善压电陶瓷的迟滞和蠕变，所以理想情况下一般采用电荷控制方式。

但电荷驱动法电路比较复杂，实现起来比较困难，而且响应时间比较长，动态特性较差，所以实际中应用该方法的驱动电源不多。

１．３．３压电陶瓷驱动电源的研究现状
随着压电陶瓷驱动器在纳米技术、精密测量、微细加工、微电子、机器人等领域得到广泛应用，近几年世界各国对压电陶瓷驱动电源技术的研究也取得了很大的进展。

１．ＨＰＶ系列压电陶瓷驱动电源
图卜２是哈尔滨工业大学研制的ＨＶＰ系列压电陶瓷驱动电源，它具有如下主要特点：
·输出电压高稳定性、高分辨率
·高频率响应和极低的静态纹波
·输出电压可实时监控
·具有模拟、手动控制、ＳＰＰ口控制三种
控制方式
·液晶汉字显示及薄膜按键输入，提供了良好的
人机界面图１．２ＨＰＶ驱动电源·具有过流、短路保护等功能
·单极性电源输出电压为０．３００Ｖ可选
ＨＰＶ系列压电陶瓷驱动电源的技术指标如下：
电压稳定性：１％ｏ／８ｈｏｕｒｓ
·输出电压分辨率：３０ｐｐｍ
一一静态电压纹波：３０ｐｐｍ
２．Ｅ．６１２．ＣＯ高速压电陶瓷驱动电源
幽１．３Ｅ．６１２，ＣＯ驱动电源
图７－２电源误差曲线
７．３输出电压静态纹波的测量
利用计算机ＲＳ．２３２接口给出ＯＶ，１００Ｖ，２００Ｖ，３００Ｖ的电压输出指令，每隔３０秒钏一测量输出的电压交流纹波，共测１００个点，绘制电压交流纹波曲线，测量结果如图７－３至７－６所示：
隆ｌ７－３ｏｖ时输山电压静态纹波。

一种压电陶瓷微位移器驱动电源研究

一种压电陶瓷微位移器驱动电源研究朱婷【摘要】在研究压电陶瓷微位移器的基础上,针对压电陶瓷的驱动特点和要求,设计了一种驱动电源.以单片机Atmega128和高压运算放大器PA78为核心器件,以及相关电路构成电压控制型驱动电源.介绍了主要模块电路的功能和实现,并对驱动电源进行测试实验.驱动电源可输出0 ～300 V连续电压,分辨率可达10 mV、静态纹波＜5 mV.结果表明该电源具有线性度高、稳定性好、分辨率高等优点.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2016(029)005【总页数】4页(P13-15,18)【关键词】压电陶瓷微位移器;驱动电源;AVR;高压驱动【作者】朱婷【作者单位】武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TN86压电陶瓷是一种具有压电特性的电子陶瓷材料,利用其逆压电效应可被做成微位移器。

由于其体积小、推力大、响应快、分辨率高等优点,被广泛应用于精密测量、纳米技术、机器人、微电子等领域[1-4]。

压电陶瓷微位移器的有效工作离不开性能优良的驱动电源,因此需要研究设计具有良好性能的驱动电源;压电陶瓷微位移器的驱动方式可分为电流控制型和电压控制型[5-6],各驱动方式有其各自的优点和应用。

本文设计的驱动电源基于电压控制型,对输出电压要求为:0～300 V连续可调,分辨率<10 mV,静态纹波<5 mV。

驱动电源总体框图如1图所示。

主要由计算机、微处理器控制电路、D/A模块、滤波电路、放大电路和直流稳压电源模块组成。

计算机通过串口与微处理器通信,对其发出指令电压;微处理器接收计算机的指令并控制D/A模块实现0～5 V连续可调电压输出;D/A模块输出的电压经滤波、放大等处理,输出计算机要求的稳定电压;直流稳压模块给各模块电路提供所需电源电压。

微处理器选择Atmega128,它是一款高性能、低功耗的AVR8位微处理器;具有先进的RISC指令结构,工作电压为4.5～5.5 V,工作于16 MHz时性能高达16 MIps。

压电陶瓷致动器驱动电源特征

压电陶瓷致动器驱动电源特征压电陶瓷致动器的驱动电源应具有如下特征：
压电陶瓷致动器的位移输出对外加驱动操控电压的照料速度，首要取决于驱动电源驱动电流的巨细，因而驱动电源应具有较大的驱动电流，通常不该小于150mA；
驱动电源的输出操控电压接连可调，对国产压电陶瓷致动器PTBS200系列而言，央求驱动电源输出电压为直流0～200V，接连可调；
为习气高频照料的央求，驱动电源中应具有供容性负载活络放电的回路；
因为压电陶瓷致动器首要运用于微纳米技能范畴，所以驱动电源应具有超卓的安稳性，其输出纹波电压应操控在很小的方案内；
为结束位移的主动操控，驱动电源最佳选用核算机操控。

因为外电路为容性负载，所以压电陶瓷致动器会呈现迟滞和蠕变的疑问。

而驱动电源通常可分为电荷操控型和电压操控型。

电荷操控型驱动电源依据电容器充电的原理（对外加电压而言，每个压电陶瓷片恰当于一只平行板电容器），能够改进压电陶瓷的迟滞和蠕变。

电压操控型驱动电源首要有以下两种办法：一种是依据DC/DC 改换器原理的开关式驱动电源，其体积小、功率高，但电源输出纹
波较大，频响方案也较窄；另一种是直流拓宽电源，频响方案宽，从翻开趋势来看，其运用远景宽广。

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维普资讯
第３卷第３０期
２００８年６月ｏ３１３．
ＰＩＺＥ０ＥＬＥＣＴＥＣＴＲＩ＆ＡＣＯＵＳＣＳＴＯＯＰＴＩＣＳ
Ｊｎ２０ｕ．０８
文章编号：Ｏ４２７（Ｏ８０ — ２７０１０ — ４４２Ｏ）３０９－４
一
种压电陶瓷执行器动态驱动电源
丁文明，代华ｈ。王。
（．重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，庆４０４；．重庆大学光电工程学院精密与智能实验室，庆４０４）１重００４２重００４
（．Ｋｅｂｏｔｅｅｔｏｉｃｏｏｎｓｅｆｔｉｉｔｙｏｕａｉｎｏｉａ，Ｃｈｎｑｎｉｅｓｔ１ｙＬａ．ｆＯｐ０ｌｃｒｎｃＴｅｈｎｌｇｙａｄＳｙｔｍｓｏｈｅＭｎｓｒｆＥｄｃｔｏｆＣｈｎｏｇｉｇＵｎｖｒｉｙ，Ｃｈｇｉｇ４０４ｏｎｑｎ００４，Ｃｈｎｉａ；２Ｐｒｃｓｏｎｎｔｌｉｅｃｂ．ｅｉｉｎａｄＩｅｌｎｅＬａ．，Ｄｅｔｏｔｅｅｔｏｉｇｎｅｉｇ，Ｃｈｎｑｎｇｐ．ｆＯｐｏｌｃｒｎｃＥｎｉｅｒｎｏｇｉｇＵｎｉｅｓｔｖｒｉｙ，Ｃｈｎｑｎ００４，Ｃｈｎ）ｏｇｉｇ４０４ｉａ
ｉｐｏｓｔｅｋｖｌｅｏｈｏｗｅｕｔｔｔｏｕａａｌｌｕｔｐｍｒｖｅｈｅｐａａｕｆｔｅｐｒｏｐｕｈｒｇｈｐｒｌｅｉｍｌｉｏｗｅｏｔｒｕｎｔｎｇｒｂｏｓｅｉｓ，ａｅｐｒｏｓｄ．Ｔｈｒｇｈｒｏｐｅｏｕｔｅｅｅｉｅｔｅｔｎｈｅｄｅｅｏｐｄｐｈｘｐｒｍｎａｌｔｓｉｇｏｎｔｖｌｅｏｗｅｕｐｙｆｈｅｐｉｚｌｃｒｃａｔａｔｓ，ｉａｔｏｙｄｅｉｅｈｅｄｒｓｐｌｏｒｔｅｏｅｅｔｉｃｕｏｒｔｃｎｎｏｎｌｌｖｒｔｙ－
ｔｉｐｐｒｙａｃｐｗｅｕｐｙｆｒｐｅｏｌｃｒｃａｔａｏｓｂｓｄｏｈｒｏ－ｍｐｉｅｒｎｉｌｓｅｐｏｅｅｈｓａｅ，ａｄｎｍｉｏｒｓｐｌｏｉｚｅｅｔｉｃｕｔｒａｅｎｔｅｅｒｒａｌｉｄｐｉｃｐｅｉｘｌｒｄｒ — ｆ
摘
要：对压电陶瓷执行器呈现强容性负载的特性，文研究了基于误差放大原理的压电陶瓷执行器动态针该
驱动电源，出采用高压运算放大器结合准互补对称功率放大电路构成的输出级以提高驱动电源的输出电压范围提的方法和采用多组准互补对称功率放大电路构成的输出级并联以提高输出峰值功率的方法。通过对实际电路的测试表明，采用上述方法开发的压电陶瓷执行器动态驱动电源不仅输出功率达２０Ｗ，具有良好的静态性能。７且关键词：电陶瓷执行器；动电源；态性能；压运放压驱动高
ｓｐｌｈｏｇｉｈｖｌｇｐｒｔｎｌｍｐｉｅｎｓｒｅｔｈｏｒｂｏｔｒｕｉ，ａｌａｈｅｈｄｔａｕｐｙｔｒｕｈａｈｇ — ｏｔｅｏｅａｉａａｏａｌｉｒｉｅｉｓｗｉｔｅｐｗｅｏｓｅｎｔｓｗｅｌｓｔｅｍｔｏｈｔｆｈ
Ａｂｔａｃ：Ｐｉｚｅｅｔｉｔｔｒｉｈｌｒｓｌｃｍｅｓｒｔｅｏｌｃｒｃａｃｕａｏｓｗｔａｇｅｄｉｐａｅｎｔｏｕｔｔｌａｓｅｓｉｈｃｐａｉｉｍｐｅｎｃ．Ｉｐｕａｗｙｓｐｏｓｓｈｇａｃｔｖｅｉｄａｅｎ
中图分类号：ＴＭ９０１文献标识码：Ａ
ＡｎｍｉｗｅｕｐｌｏｅｏｌｃｒｃＡｃｕｔｒＤｙａｃＰｏｒＳｐｙｆｒＰｉｚｅｅｔｉｔａｏｓ
ＤＩＧｅ－ｉ．ＷＡＮＧｉｈａ ’ ＮＷｎｒｎｇ～ｕＤａ－ｕ
ｇｒｉｇｔｇｈｒａｔｖｍｐｅｎｃ．Ｔｈｅｈｈａｎｌｒｓｔａａｄｎｈｅｈｉｅｃｉｅｉｄａｅｅｍｔｏｄｔｔｅａｇｅｈｅｒｎｇｅｏｈｅｖｏｔｅｏｕｐｈｙｎｍｉｏｗｅｆｔｌａｇｔｕｔｏｆｔｅｄａｃｐｒ