压电陶瓷驱动电源技术研究

电压跟随式
电压跟随式驱动电源 将电压放大和功率放 大两部分分离，驱动 级提供较高的驱动电 流，电路原理如左图 所示： 电压跟随式动态性能良好，由于没有直接从输 出的电压信号采样，前后级之间会产生跟随误 差，相比误差放大式驱动电源精度较低；而且， 由于在静态时仍有较大的功率输出，所以这种 电源效率较低且发热严重。
直流放大式
直流放大式根据结构不同又可以分为误差放大式 和电压跟随式。 误差放大式驱动电源一般包含误差比较放大环节， 直接从输出电压取得反馈，通过反馈电阻和运放组 成负反馈电路，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。
误差放大式驱动电源原理图
误差放大式
1.乌兰图雅, 陈磊. 非对称式压电陶瓷微位移器驱动电 源设计[J]. 南京理工大学学报, 2003,27(6):766~768. 2.李福良, 张辉. 基于 PA85 的新型压电陶瓷驱动电源 [J]. 压电与声光, 2005, 27(4):392~394. 3.王宏, 钟朝位, 张树人. 压电陶瓷驱动器线性动态驱 动电源的研制[J]. 压电与声光, 2004,26(3):189~191.
驱动电源整体结构图
PC机
FPGA A/D转 换器u 高压稳 压电路 采样 设备
D/A转 换器
电压跟 随器
线性放 大电路
PZT
硬件电路主要包括直流稳压源、控制系统、 D/A和A/D转换和放大电路。
驱动电源设计原则
电源的设计阶段需遵循以下几个原则: （1）简洁化设计原则 电源设计应注意简化电源电路。在满足电源性能要 求的基础上，简化电路设计可提高电源的可靠性 （2）低功耗设计原则 充分考虑电源的负载能力和连续工作时间，采用低 功耗器件，降低电路的电流消耗，延长使用寿命 （3）元器件选用原则 选用性能稳定、可靠性高、技术成熟、采购方便的 元器件。同时应充分考虑温度影响及干扰因素，保 证一定的工作裕量和可靠性范围。
压电陶瓷驱动电 源技术研究
汇报主要内容
国内外研究现状
多种电压控制型介绍
压Leabharlann Baidu陶瓷 驱动电源
驱动电源结构设计和构思 阶段学习成果与不足
国内外研究现状
驱动电源主要有两种控制方式：电压控制型和电荷控 制型 电荷控制型可以改善压电陶瓷的迟滞和蠕变,但电路比 较复杂，实现起来比较困难，充电电流小,响应时间长。 在动态响应要求不高的情况下选择电压驱动型，电压 驱动型分为两种： ①开关式驱动电源,它的功率损耗小, 效率高, 但电源输 出波纹较大,频响范围也较窄; ②直流放大式电源，特点是频响范围较宽。
个人构思

阶段学习成果与不足
收获： ① 对压电陶瓷驱动电源的结构，原理等有了更 加 深入的了解； ② 通过中外文文献论文的学习了解到了有关驱 动电源的最新研究状况； 不足： ① 应当进一步加强外文文献的学习，理解创新 和思路； ② 构思设计是否能明显改善迟滞和非线性还有 待实验验证
谢谢！
参考文献

高压运放式
特点：结构简单，电压输出 范围广，且能大大减少自激 现象，可靠性得到增强。 参考文献2中采用高压运放 PA85 为放大电路的核心，其 输出电压稳定，分辨率高、 静态纹波低、动态性能好， 可靠性高 参考文献3中采用高压运放 PA90A 输入端的差分输入和 恒流源大大减少了非线性。
高压运放式驱动电源原理图