解析高速压电陶瓷驱动电源的性能优势

解析高速压电陶瓷驱动电源的性能优势

众所周知，压电陶瓷的驱动电源技术已成为非常重要应用技术之一，

它除了体积小，分辨率高，响应快，推力大等一系列特点，同时，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、机器人、冲击电机、光学扫描等重要领域。目前，国内常见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理想，交流负载能力差，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上升和下降速

率是该类压电陶瓷驱动电源必须满足的重要动态特性。但现在国内对此种驱动

电源的研究不多，且价格昂贵，因此有必要设计一种满足上述要求且价格低廉

的压电陶瓷驱动电源。

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（2）恒流源电路

恒流源电路如（3）功率放大电路

功率放大电路如当电路工作在线性区域内时，若输入信号Uin 的电压范

围为-10～0V，则与F 点的电压相等，在通道DF 上产生电流，R6 与R7 为分

压电阻，R6 与R7 的比例决定了放大电压的倍数，则驱动压电陶瓷的电压

Uout= （Uin/R6）（R6+R7）。由于电流I 恒定不变，故R6 与R7 阻值不能过小，