一种高稳定性压电驱动电源设计

作为电压控制型器件,压电陶瓷驱动电源的稳定性受负载电容量变化的影响严重。针对负载等效电容在驱动电压变化下的动态特性,首次提出了一种基于容性负载的压电驱动电源。该电源采用RC前置滤波与电容超前反馈相结合,提高了系统稳定性与驱动电源的鲁棒性。分析结果表明,额定负载为1.5μF的驱动电源优化后在0～3μF内具有良好的动态性能,且输出电压精度达0.7 mV。     

一种数控电位器调节的压电陶瓷驱动电源

设计了一种用于驱动数字共焦显微仪压电陶瓷物镜驱动器,实现数控电位器调节的压电陶瓷驱动电源,由单片机系统、前级高压稳压电路、数控电位器、功率放大电路、高压稳压电源和放电回路组成。采用前级高压稳压代替电压放大级作为输入,通过高分辨率的数控电位器调节,经功率放大和放电回路后驱动压电陶瓷驱动器。该驱动电源输出电压稳定,数控可调且随输入电压呈线性变化,可实现对电压精密控制,适用于驱动压电陶瓷等容性负载。     

压电陶瓷驱动电源的设计与实现

本文采用高压大带宽MOSFET运放PA92和高精度运放OP07设计了一种基于电压控制型的可动态压电陶瓷驱动电源。该驱动电源由放大电路、功率放大电路、过流保护电路和负反馈环节组成。克服了目前常用的压电陶瓷驱动电源所存在的成本高、驱动能力不足、静态纹波大等缺点。最后对实际电路的各项性能进行了测试和分析,结果表明:该电路具有良好的动态和静态性能,能够很好的满足驱动压电微位移平台的要求。     

基于PA85A的高精度动态压电陶瓷驱动电源设计

压电陶瓷作为原子力显微镜系统中的执行器件,能够快速跟踪测量样品的形貌。为提高压电陶瓷驱动器的定位精度与响应速度,根据电压控制型驱动电源的原理,以PA85A高压运放为核心器件,设计了一种高精度动态压电陶瓷驱动电源。分析了影响系统精度与动态性能的因素,采用相位补偿法,提高了系统的稳定性。实验结果表明,该电源具有精度高,动态响应快,稳定性强的特点,能有效用于原子力显微镜系统中。     

压电陶瓷驱动器电源温度控制系统研究

性能良好的驱动电源是实现压电陶瓷驱动器高精度定位的关键.基于集成高压运算放大器的直流放大式压电陶瓷驱动电源,具有集成度高,体积小,可靠性好等突出优点;但运放的发热问题,是影响其应用和发展的一个重要因素.对一种基于PA93功率运算放大器的压电陶瓷驱动电源,进行了实验性的研究,采用半导体制冷片和ALT-PT100贴片式温度传感器构成温度闭环控制系统,通过改变制冷片外加电源的极性和电压大小,将集成高压运算放大器的工作温度控制在一定范围内,可有效降低压电陶瓷驱动电源输出电压的纹波到7.8 mV,提高了电源输出电压的精度.找到了温度对电源输出电压精度影响的规律,为如何进一步提高压电陶瓷驱动电源输出电压的精度,实现压电陶瓷驱动器高精度的定位控制,提供了科学的方法和依据.     

一种高压压电陶瓷驱动电源的设计

为了满足压电陶瓷在振动平台微位移测试系统中输出更大范围的微位移及保持更高精度的条件,设计了一种高压大电流、带有直流偏置可连续调频调幅的正弦波输出压电陶瓷驱动电源。该文介绍了该驱动电源的设计方案、关键电路设计、控制系统软件设计及实验测试。该驱动电源以全桥逆变电路、隔离直流-直流抬压电路为核心,采用电压、电流双闭环比例-积分控制正弦脉宽调制(SPWM)波的基波来调节输出电压。通过搭建实验平台,验证了当压电陶瓷电容为5μF时,该驱动电源能实现在5 Hz～1 kHz频响内电压100倍增益放大,输出0～1 000 V的动态正弦电压,最大输出功率达到7 kW。结果表明,设计的压电陶瓷驱动电源具有输出电压高,输出功率大,频率响应快,且减小了电源整机体积和质量。     

压电陶瓷动态应用的新型驱动电源研究

在分析现有直流放大压电陶瓷驱动电源原理及其局限性的基础上,提出了一种新型的压电陶瓷驱动电源,并给出了详细的电路原理图。对压电陶瓷进行的动态驱动实验表明,在输入为三角波、方波等动态信号,该驱动电源可以很好的跟限输入波形的变化,显示出优异的动态性能,可以满足科研实践中提出的需求。     

基于恒流源的改进型压电陶瓷高压驱动电源

恒流源压电陶瓷驱动电源具有结构简单及频响好等优点,但静态功耗高是其突出缺点。该文提出了一种改进的恒流源压电陶瓷驱动电源,在静态功耗一定的情况下,提高了其动态输出能力及竞争能力。该改进型压电陶瓷驱动电源的样机具有2.4~300V的输出电压范围,在静态恒定电流为0.1A时,动态输出电流最大可达0.44A。基于恒流源的高压驱动电源,驱动电压主要由驱动管的耐压决定,原理上可得到远高于现有高压运放的水平,在高压压电陶瓷驱动方面有广阔的前景。     

高精度大功率压电陶瓷驱动关键技术

压电陶瓷驱动电源是压电陶瓷微位移系统中的关键部件。以高压功率放大器PA93为核心,提出了一种新型高精度、大功率压电陶瓷驱动电源,适合驱动大行程、大推力压电陶瓷致动器。重点阐述了电路的设计方案,对复合放大电路进行了特性分析。实验结果表明,该驱动电源具有精度高,输出电压高,电流大,稳定性好的特点。当驱动等效负载电容为24 μF的压电陶瓷时,在0~100 Hz频率范围内实现了0~10 V信号到0~100 V信号的动态放大,输出电压精度优于3×10-5,最大输出电流350 mA。     

一种压电陶瓷执行器动态驱动电源

针对压电陶瓷执行器呈现强容性负载的特性,该文研究了基于误差放大原理的压电陶瓷执行器动态驱动电源,提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270 W,且具有良好的静态性能。     

应用于快速倾斜镜的压电陶瓷驱动电源

压电陶瓷致动器具有体积小、推力大、高频响和分辨率高等特点,广泛应用于精密制造、光学仪器、振动控制等领域。为提高压电陶瓷型快速倾斜镜的控制精度和稳定性,根据压电陶瓷致动器对其驱动电源的要求,设计了一种基于高压运算放大器PA96的驱动电源。介绍了该电源电路的基本原理,并对放大器的外围电路进行了稳定性设计。最后通过实验测试表明,该电源线性度大于99%、静态纹波小于10mV、动态性能稳定,能够达到自适应光学系统中快速倾斜镜的控制要求。     

基于D/A集成控制的压电陶瓷驱动电源设计

压电陶瓷驱动电源是纳米级工作台系统的关键部件。文章提出了采用多级驱动的电源结构，并在此基础上开发研制了基于D／A集成的单片机控制压电陶瓷驱动电源，该电源由多级数控可调直流电压源串联构成，采用具有过载保护的三端可调稳压集成模块LM317作为稳压核心元件。所设计电源分辨率高，响应速度快，驱动能力强，结构简单，调试方便，适用于压电陶瓷驱动器。     

宽带变压器在压电陶瓷驱动电源中的应用

受高压功率器件的限制,目前市场上压电陶瓷高压驱动电源较少且价格贵。变压器能够实现电压和电流的变换,合理的设计可使其在较宽的频率范围内保持良好的频率响应特性。该文研究了一种基于音频变压器的压电陶瓷高压驱动电源的实现方式,并进行了相关实验,实现了一种空载时-3 dB带宽达4 Hz~380 kHz、输出电压峰 峰值达600 V的驱动电源,可在20 kHz的频率下满负荷驱动2.5 nF的容性负载。     

一种高效率线性压电陶瓷驱动电源设计

为改善压电陶瓷驱动电源的静态功耗和动态性能,提出了可变静态工作点和工作电压的高压放大器。首先使用恒流源结构的放大器构成典型的高压放大器,然后通过比例微分电路动态调整放大器的工作电流,最后利用多组抽头电源给高压放大器分段供电,进一步降低系统功耗。实验结果表明,放大器在10 mA静态电流下,可以动态输出400 mA电流;放大器工作电压可以根据输出电压大小在50 V、100 V、150 V、210 V之间自动切换。放大器在很低的静态电流下可以获得很好的动态特性,满足设计要求。     

压电驱动器电压及其频率对驱动速度的影响

为探究压电陶瓷驱动器电压及其频率与驱动速度的关系,利用压电陶瓷的应力应变关系导出了位移的二阶微分方程。通过解该微分方程,得到了基于输入电压的压电陶瓷驱动器位移和速度的解析表示。利用压电陶瓷驱动器速度的解析表示,证明了对任何给定的时间,压电驱动器的速度与输入电压的幅值成线性关系;频率与驱动器速度的关系是一条幅值不断变化的连续余弦曲线,随着给定时间的增大,曲线的峰点逐步远离纵坐标轴,余弦曲线的频率也逐步增大。     

基于电荷驱动的多通道压电变形镜电源设计

压电变形镜具有频率响应高,变形量大,稳定性好等优点,已广泛应用于自适应光学领域,但因在电压驱动方式下压电材料迟滞特性较大,使压电变形镜的精确控制难。为降低压电变形镜的迟滞影响,设计了一种基于电荷驱动的多通道压电变形镜驱动电源,介绍了驱动电源的构成及原理,并搭建了一套基于夏克哈特曼波前传感器的自适应光学测试平台来验证驱动电源的性能。实验结果表明,该驱动电源可有效降低压电变形镜的迟滞效应,整体迟滞约1%,镜面变形的分辨率均方根误差(RMS)值约1.1 nm,能够满足在自适应光学领域对多通道压电变形镜精确控制的要求。     

用于光刻投影物镜微调的压电陶瓷

为了提高大数值孔径投影物镜成像质量,需对镜片进行高精度微调.压电陶瓷是一种高精度定位的执行元件.根据电压控制型压电陶瓷驱动电源的原理,利用运算放大器PA88和OPA2227构成的高压运放式复合放大电路,设计了一种高精度的压电陶瓷驱动器,用于驱动镜片的精密微调.详细阐述了驱动器和供电电源的设计原理,并运用Multisim10软件对该驱动器的输出电压、线性度、静态纹波及稳定性进行了仿真分析.结果表明,该驱动器具有输出精度高,最大非线性误差为0.0005％,静态纹波小(±100 nV),稳定性强等优点,达到了投影物镜中镜片微调要求.     

双足压电振子驱动模式的比较研究

为比较驻波直线超声电机双驱动足同时驱动与交替驱动的两种工作模式,该文提出了一种多足驱动的超声电机振子。该振子双侧共有4个驱动足,其中一侧的2个驱动足实施同时驱动模式,另一侧的2个驱动足实施交替驱动模式,便于比较及分析两种模式之间的性能差异。通过有限元仿真确定了压电振子的结构尺寸、弯曲工作模态及固有频率,制作振子并开展了振子的振动特性和输出性能及其比较的实验研究。实验结果表明,在激励电压峰峰值100 V、谐振频率26.30 kHz的条件下,交替驱动时空载速度和最大输出力比同时驱动提高了14%和40%。在交替驱动模式下,避免了因多个驱动足互相干扰动子而导致压电振子输出功率降低的问题,输出速度和输出力得以提高,与同时驱动模式相比,交替驱动模式有利于改善输出性能。