高压低纹波纳米驱动器

针对压电陶瓷进行了纳米级驱动技术的研究,优化了传统的直流放大式驱动技术的系统特性。深度分析了以压电陶瓷为驱动元件的纳米级微位移驱动技术的特性,实现了以下两方面的突破:在设计基于压电陶瓷元件实现纳米精度定位的研究中,设计出了数控压电陶瓷驱动器;深入研究了压电陶瓷容性元件特性后设计出电压恒流源式驱动电路,同时在电路中引入负反馈,稳定了驱动器的输出。通过大量实验证明,该设计很好地解决了压电陶瓷驱动高精度、快响应的难点,具有很高的实用价值。     

基于开关电源的蠕动式压电驱动电源研究

研制了一台被动箝位蠕动式直线压电驱动器专用驱动电源。电源电路主要由信号发生电路、升压电路和斩波电路组成。信号发生电路采用51单片机作为核心元件,实现3路频率可调的控制信号。升压电路基于反激式开关电源的工作原理将低压直流转换为高压直流,实现输出电压的连续调节。斩波电路采用半桥斩波的方法将升压电路的输出电压进行斩波,产生驱动器控制电压,实现驱动器的运动控制。     

一种单片机控制的压电陶瓷微位移器的驱动电路设计

介绍了一种利用AT89C51单片机开关控制压电陶瓷微位移器位移的方法,通过单片机的定时器,在安全的TTL电平下实现对压电陶瓷应变片的高压开关控制。该功能是通过选择合适的耐压场效应管实现的,综合开关速率、耐压性、关断电流等方面的因素,采用的场效应管是IRF610型。作出对压电器件、场效应管的选择以及压电陶瓷应变片的单片机驱动电路的设计,并给出了该系统的控制程序。最后对系统进行了仿真实验,仿真结果表明:驱动电压增大,输出位移量也增大,在驱动电压140～200V时,电压增大和减小2个方向测量得到的位移-电压曲线不是重合的,这表明了压电陶瓷的测量迟滞性,驱动电压在150～190V时,函数的线性度最好,两者的迟滞性误差也最小,据此我们可以选择驱动电压范围为150～190V。     

基于Buck电路的高压压电陶瓷驱动电源设计

研究设计一款基于Buck电路的高压大电流压电陶瓷驱动电源。介绍了该驱动电源的设计方案、主要功能、硬件电路、控制软件以及实验结果。该驱动电源通过Buck并联电路,电流反馈调节输出电压电流。输入信号经巴特沃斯滤波器进行最大限度还原,通过归一化算法将计算结果写回寄存器控制电路。当等效电容5μF压电陶瓷为负载时,在5 Hz～2 kHz正弦信号输入,直流电压1 kV输入条件下,该驱动电源输出驱动电压峰值最高为900 V,输出电流峰值最大为6 A,并且增益可变。实验结果表明,该驱动电源具有高电压大电流的驱动性能,动态性能良好,转换效率高达90%以上,满足压电陶瓷驱动电源的要求。     

压电陶瓷驱动器动态驱动电源设计

针对大位移压电陶瓷驱动器的特点,设计了一种可动态应用的驱动电源,并给出了详细的电路原理图.对驱动电源的性能试验表明,在输入为正弦波、三角波和方波等动态信号时,该驱动电源可以很好的跟随输入信号的变化,显示出优异的动态性能.对压电陶瓷驱动器的驱动试验表明,该驱动电源具有较强的带负载能力,可满足大位移压电陶瓷驱动器的动态驱动...     

电阻应变式位移传感器电路设计与实现

超精密平台中使用压电陶瓷驱动器提供位移进给,采用集成应变式位移传感器的驱动器能够减小磁滞与蠕变特性,提高位移控制精度。设计并实现应变式位移传感器位移检测电路,介绍电阻应变式位移传感器位移测量原理;设计位移传感器电路,采用仪表放大器、同相衰减器与低通滤波器电路得到正比于位移变化的电压信号并输出;最后对位移传感器电路进行实验验证。实验结果表明：设计的传感器检测电路的电噪声峰‐峰值为0．390mV,输出电压分辨率小于0．6mV,对应的位移传感器的分辨可达1 nm ,能够有效提高压电陶瓷的精度。     

基于高压工作的多管CCFL集成驱动电源技术

为了解决CCFL驱动电源在低压工作的低效率问题,提出了一种基于高压工作的多管CCFL集成驱动电路,将CCFL驱动器(逆变器)设计在高压输入状态工作.将市电输入适配器和CCFL驱动器(逆变器)进行二合一集成一体化设计.适配器采用两级式结构,前级为PFC,后级为DC/DC变换,两路直流输出,其中的直流高压输出作为CCFL驱动器(逆变器)的输入电压;在驱动器(逆变器)中,实现了软开关;用一个集成驱动电源驱动多管CCFL,并实现多灯管的均流.实验表明,该方案提高了效率,减小了体积.     

弯振复合型螺杆式压电驱动器研究

为了提高压电驱动器的机械输出性能,便于压电驱动器振动能量的传输,研制了一种弯振复合型螺杆式压电驱动器。该驱动器由圆筒和两个弯振夹心式换能器组成,换能器由变幅杆和两组弯振压电陶瓷片组成,且变幅杆和圆筒采用一体结构。对驱动器的工作原理进行了分析,利用有限元法对换能器进行了仿真,实现了换能器两个振动模态特征频率的匹配。对驱动器的基本输出特性进行了测试,测试结果表明该驱动器的螺杆最大输出速度为0.62mm/s,最大输出力为1.8 N。     

尺蠖式压电陶瓷驱动电源设计

为了满足尺蠖式压电陶瓷驱动器的控制需要,设计了相应的驱动电源。DSP是控制器,通过网口接收上位机的控制命令,通过异步总线与FPGA进行数据通信,FPGA操作4路D/A生成4路满足相应时序要求的波形,波形经过精密运放前级放大和由分立元器件搭建的功率放大,输出到尺蠖式压电陶瓷驱动器的电源输入端。测试和试验表明,电源带宽高,纹波小,阶跃响应特性和动态特性良好,能够精确的控制尺蠖式压电陶瓷驱动器微位移定位,可以应用在精密工程技术领域中。     

压电驱动器驱动电源设计

针对提高电源的输出质量、容性负载的响应速度等设计要求,设计了一种基于PA78的电压控制型压电陶瓷驱动电源。从理论角度研究了电压控制型驱动电源特点并初步制定了设计方案,以PA78高压功放作为核心器件,对驱动电源的核心电路、直流稳压电路及放电回路等进行设计。在此基础上,对驱动电源电路的稳定性、频响特性等关键性能进行研究。最后搭建了驱动电源测试系统,在容性负载情况下,对驱动电源的线性度、纹波电压等基本性能进行测试和分析,实验结果表明所设计的驱动电源满足设计要求。     

一种用于相移干涉仪的高压放大电路

基于自主研制高精度数字化相移干涉仪的需求,针对干涉仪的压电陶瓷移相器设计了一种高压放大电路。通过双极性运算放大器OP07构成低噪声,非斩波稳零的低压放大电路与中功率线性三极管MJE340和MJE350构成高压放大电路进行直流耦合,结合反馈网络,功率放大电路,滤波电路以及限流保护电路,将计算机输出的0~5 V低电压的移相控制信号稳定线性放大到-30 V~+130 V范围,且输出低至10 mV 峰值的纹波,满足压电陶瓷移相器的高压驱动控制要求和相移干涉仪的高精度移相测量的要求。     

基于OPA454的新型高压级联放大器优化设计

为获取频率可调的高线性度电压信号,提出基于OPA454的高压级联线性放大器的优化设计方案。首先,设计高压级联放大器的主电路、隔离电路和级联放大电路;然后,分析此线性放大器的负反馈特性和容性负载特性,保证输出电压信号的高线性度和带容性负载能力;最后,搭建两级级联放大电路模型,时域下测试输入电压频率分别为0.001 Hz、1.0 Hz、1.0 kHz、10 kHz时放大器的输入输出波形,在频域下对比一级电压放大电路和两级电压放大电路的频率响应曲线。结果表明:设计的新型线性放大器输出的电压波形可对输入电压线性放大40 n倍,并达到较高的线性度和低波形失真率,满足可调频率下电压准确放大的要求。     

Study and implementation of a 15‐W driver for piezoelectric actuators

This paper studies and implements a 15‐W driver for piezoelectric actuators. The discussed driver is mainly composed of a flyback converter and a power operational amplifier (P‐OPA). The flyback converter produces a variable DC voltage to supply the P‐OPA, which outputs an amplified sinusoidal signal with a DC bias of 100 V to drive the piezoelectric actuator. The power losses can be reduced because the supply voltage of the P‐OPA varies with the peak of the input signal. The power conversion efficiency of the driver can thus be promoted up to more than 30%. From the experimental results, the implemented prototype possesses some advantageous features, such as a nearly constant output‐to‐input voltage gain, a high slew rate, a high input impedance, a low output impedance, and low output voltage ripples. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

A 60‐GHz power amplifier design with on‐chip tunable load‐matching network and power detect in 90‐nm CMOS

This paper presents a 60‐GHz power amplifier with on‐chip varactor‐based tunable load‐matching networks and an embedded DC temperature‐sensor‐based power detector. The output power can be monitored by the DC temperature sensor, and load‐matching network can be tuned by regulating the control voltage of the varactors, which can be used for correcting unpredictable process, supply voltage, and temperature (PVT) variations and load mismatch. Measured results show that the small‐signal gain of the CMOS power amplifier is up to 6.5 dB at 52 GHz. The power amplifier achieves 5 dBm output P1dB and 7 dBm saturated output power with 4.5% maximun power added efficiency (PAE) at 1 V control voltage. By sweeping the control voltage of the varactors, the power amplifier can obtain the maximun power gain, which can be used to solve the load mismatch. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

一种开关线性复合包络线跟踪电源的控制策略

在3G移动通信系统中,射频功放的输入信号包络线幅值是变化的,且带宽较高,采用恒定电压给射频功放供电,其损耗将很大。包络线跟踪电源可以使供电电压跟随输入信号包络线的变化而变化,使得功放的功率管压降较小,从而提高系统效率。采用开关电源和线性电源并联构成的包络线跟踪电源,其中高带宽的线性电源用于调节输出电压,低带宽的开关电源提供大部分负载功率,以提高电源效率。针对此结构,本文提出一种PWM电流控制策略,使得开关电源工作频率恒定,并对此控制方法进行改进,引入输出电压前馈支路,进一步减小线性电源电流,提高系统效率。文中最后以跟踪频率小于100kHz的正弦信号给出设计实例,并进行实验验证。     

A low‐power four‐stage amplifier for driving large capacitive loads

A four‐stage amplifier with a new and efficient frequency compensation topology is presented in this paper. The new compensation scheme applies a Miller capacitor as the main negative feedback, a resistor and a capacitor in series as a load for one of the intermediate stages, and two feedforward paths. In order to design the amplifier and acquire circuit parameters, small signal analyses have been carried out to derive the signal transfer function and the pole‐zero locations. The proposed amplifier was designed and implemented in a standard 90 nm CMOS process with two heavy capacitive loads of 500 pF and 1 nF. The simulation results show that when driving a 500 pF load, the amplifier has a gain‐bandwidth product of 18 MHz consuming only 40.9 μW. With a 1 nF capacitive load, the proposed amplifier achieves 15.1 MHz gain‐bandwidth product and dissipates 55.2 μW from a single 0.9 V power supply. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种电容式调压脉冲功率电源设计和工作分析

为了设计研制一种电容式调压脉冲功率电源并分析其工作特性,采用双向晶闸管调压、升压整流和限流的充电方式,以及先粗调后细调的策略向电压给定单边逼近以实现快速高精度充电。分析了3种感性负载的放电脉冲工作形式:弦波脉冲电流配合电容反充能量回馈,可用于重复频率要求较高的场合;续流波电流的有效脉宽较宽,可用于要求放电高频分量相对较小的场合;交流衰减波电流可用于永磁体的退磁等应用中。放电电流峰值由负载电感和电阻值共同决定,减小电感能大幅度提高输出功率,但受放电晶闸管的指标di/dt的制约电感有最小值。电容反充电压能量回馈是提高脉冲功率电源效率和增加电源重复频率最有效的手段。给出了评价和使用该类电源技术指标的计算方法,除了最高工作电压、最大储能之外,可根据负载给出最大输出功率、输出峰值电流、最大电压重复频率等技术指标,并可在给出的曲线上选取匹配的工作参数。     

用于超声电机的新型驱动电源设计

针对超声电机对激励电源频率、幅值、波形的要求,设计了一种新型超声电机压电陶瓷激励电源.该激励电源输入电压为12 V,经过DC-DC降压变换电路调压后输入4路推挽升压电路叠加输出.输出幅值可达600 V,频率在10～100 kHz范围内可调,同时两路电源间可实现任意相位差.在工作频率范围内无须对压电陶瓷进行阻抗匹配即可基...     

一种闭环E类放大器的分析与设计方法

开环E类放大器的设计一般通过理论计算得出电路中各元件的参数,然后固化成硬件电路,一旦电路负载发生变化,E类放大器不再继续工作于最优状态且输出功率不稳定。本文提出了一种基于负载变化的闭环E类放大器的设计方法,当电路负载变化时,不需改变原硬件电路,通过调整电路中晶体管开关激励电压的占空比和频率,使E类放大器继续工作于最优状态,通过调节输入电压使输出功率保持不变。本文最后以输出功率1W、初始负载电阻50Ω为例进行了设计和仿真,仿真结果与理论一致。