一种误差放大式压电陶瓷驱动电源的研制

介绍了压电陶瓷驱动电源的特点,研制了一种改进的误差放大式压电陶瓷驱动电源。该驱动电源采用串联型稳压电路生成直流高压,误差反馈控制电压取自受控压电陶瓷上的电压。通过增加反馈电容与隔离电阻来补偿负载电容带来的系统外部极点。实验证明,在3.13μF负载下该驱动电源输出峰值电流可达700mA,动态响应频率可达1kHz,纹波小于20mV,线性度高,稳定性好,结构简单,造价低。     

多单元压电陶瓷类变形镜高压驱动电源

针对变形镜压电陶瓷类驱动器单元数多的特点,设计一种高带宽适合扩展成多通道输出的压电陶瓷驱动电源,它利用光耦分相隔离从源极驱动功率NMOS管,简化了电路结构并保证了功率带宽。该驱动电源驱动100 nF容性负载时,可实现单端到地-300~＋300 V双极性高压输出,电压增益35.5 dB,信号不失真情况下,小信号响应频率达10 kHz,大信号响应频率2 kHz,瞬时充放电电流可达400 mA。实验表明该驱动电源的性能能够满足变形镜驱动的要求且电路结构简单。     

一种高速压电陶瓷驱动器驱动电源设计

利用转移和压缩控制信号的方法寻求放大器件最佳线性放大区域,设计出一种高速的压电陶瓷驱动电源。由于电压放大部分不含比较以及反馈成分,减少了容性结构,从而提高了整体响应时间。对小推力叠层型压电陶瓷的实验表明,该驱动电源的响应时间接近1.5μs,最高交流响应频率达500 kHz。     

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。     

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。     

高动态大功率桥式压电陶瓷驱动电源

压电陶瓷在内燃机燃油喷射,精细电火花加工等高动态应用,对压电陶瓷驱动电源响应频率、输出功率提出更高要求。该文设计并研制了一种新型高动态大功率桥式压电陶瓷驱动电源,采用桥式输出设计,实现了电源转换速率、输出功率均增加1倍,输出带宽达到10kHz。其控制部分采用直接数字频率合成技术(DDS)实现正弦、三角、锯齿和方波的输出。     

一种宽频带压电陶瓷驱动电源补偿方法研究

压电陶瓷驱动电源工作于容性负载时,恰当的环路补偿是电源稳定工作的必要条件。为提高压电陶瓷驱动器的响应速度,同时改善传统补偿方法仅补偿单极点的缺点,在分析传统压电陶瓷驱动电源补偿方法的情况下,该文提出一种高精度宽频带压电陶瓷驱动电源补偿法,实现了对极点频率低及多极点的大容值负载驱动电路的环路补偿。等效电容6.4μF的压电陶瓷为负载时,样机带宽可达5 kHz,上升沿和下降沿时间为200μs,纹波电压小于80 mV。实验结果表明,所提方法具有较优异的带宽及良好的稳定性,可应用于机器人、微位移运动平台及航空航天等压电应用领域。     

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。     

基于MC34063控制的压电陶瓷泵电源研制

针对应用于输出电压较小(12～18 V)的燃料电池系统中压电陶瓷泵的驱动问题,在建立压电陶瓷泵的数学模型的基础上提出并研发了一种新的压电陶瓷泵驱动电源.该电源采用MC34063控制芯片控制Boost变换器升压和全桥变换器功率放大,给压电陶瓷泵提供±150 V方波电压,并使陶瓷泵工作在很宽的频率范围(10～100 Hz).对一压电陶瓷泵的特性实验的研究表明此新型驱动电源输出精度高,响应速度较快,驱动能力强.     

一种微型机器鱼的压电驱动系统设计

压电陶瓷用作微型机器人的致动器具有静音、低功耗等优点,但在悬臂型应用中高位移所需的高驱动电压是其应用难点.该文针对一种双鳍式微型机器鱼的压电致动器,设计了可控制输出频率、幅值的高压正弦信号驱动系统.压电致动器的驱动模块采用PA443高压运放设计外围电路,运放电源基于集成开关芯片设计升压(BOOST)和降压-升压(BUC...     

一种压电材料的新型线性高电压驱动器

提出一种压电材料的新型线性高电压驱动器的研制方案,驱动器包括两大部分,即大功率、可对压电作动器进行正负向电压加载的闭环倍压放大式线性高电压驱动器;基于固态继电器的ON/OFF驱动器,内含压电作动器的电压加载控制模块和快速放电控制模块。该驱动器线性输出电压为直流电压(-220～+220V),输出频率可达3kHz。     

四足压电驱动装置的电源设计与研究

压电驱动装置具有纳米级/微米级定位的特性,被广泛应用于精密控制运动平台中,故对压电驱动装置的速度和精度的要求越来越高。根据步进式压电马达驱动原理,结合四足压电驱动装置动力学模型,设计了一种用于新型叠堆结构的四足压电驱动装置的驱动电源。该电源是高电压为±250 V和高频率为1.5 kHz的线性电源,且采用硬件阻抗补偿和信号切换两种策略,进一步解决了容性负载对信号频宽影响的问题,使四足压电驱动装置高精度恒速输出。同时应用硬件在环仿真与测试的方法搭建了实验平台。实验结果表明,在精度为1 nm分辨率的激光干涉仪采集设备中,实现了点对点50.7 nm的四足压电驱动装置的运动测试。     

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。     

基于Buck电路的压电陶瓷脉冲驱动电源研究

为提升传统压电陶瓷驱动电源的效率与动态性能,以双N型金属 氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）降压拓扑为基础,设计了一种新颖的压电陶瓷脉冲驱动电源方案,并进行了理论分析与实验验证。电源系统中主电路对输入高压进行降压调节,采样网络实时地检测压电陶瓷的驱动电压与电流,通过闭环控制对输出电压进行调节。同时,为使压电陶瓷驱动电源具有良好的自动调节能力,引入了模糊比例 积分 微分(PID)控制算法,提高了驱动电源的动态性能。     

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。     

一种低频大行程直线型压电电机的研究

基于叠层式压电陶瓷在低频带范围内的变形幅值大,与驱动电压线性度好且基本不随驱动频率变化的特点,提出并研制了一种低频大行程直线型压电电机.与共振式压电电机相比,该电机在低频范围内输出速度与驱动频率的线性度好,可控性较好.对电机的工作机理进行了分析,同时利用有限元软件对电机的结构进行设计,并试制了原理样机.实验结果表明,电机可在100 Hz～2 kHz的频带工作,其速度在100 Hz～1 kHz的频带内基本和频率成正比,最大空载速度为60 mm/min.