基于DSP和ARM的压电陶瓷叠堆数字驱动电源设计

压电陶瓷叠堆是由多个压电陶瓷片组成,具有体积小、出力大、响应快等特点,为提高压电陶瓷叠堆驱动电源的输出性能和响应速度,同时改善驱动电源输出纹波较高的缺点,提出了一种基于ARM和DSP的高压压电陶瓷叠堆数字驱动电源方案,详细的介绍了驱动电源的系统构成、硬件电路、控制策略、仿真和实验结果。该驱动电源通过多路移相并联电路、LC滤波电路和反馈电路调节输出电压电流。在等效电容为5uF的压电陶瓷负载下,输入信号频率为10Hz～300Hz,驱动电源输出的电压峰值最高为1000V,输出电流峰值最高为9A,输出电压的增益最高可达到100倍。实验结果表明,该驱动电源满足压电陶瓷叠堆高压、大电流、低纹波的驱动要求,在ARM和DSP的控制下系统具有很好的动态响应速度和稳定性。     

压电陶瓷驱动电源的研究现状及进展

压电陶瓷驱动器在电场作用下存在压电效应,从理论上讲,压电陶瓷器件可以获得无限小的位移分辨率,但是由于电源的稳定性和压电陶瓷本身的特性而产生迟滞和蠕变现象,从而降低其定位精度.采用不同方式的驱动电源和控制模型将直接影响压电陶瓷致动器的输出性能.文中从驱动电源的发展和驱动器模型2个角度,总结了国内外不同的驱动方案,进而提出应该优先选用电流源驱动压电陶瓷,并得出根据应用场合不同选择相应驱动电源和控制模型的结论.     

一种用于S型压电直线电机的新型驱动电源

为满足S型压电直线电机多通道相位可控的驱动要求,设计并制作了一种新型驱动电源.基于直接数字式频率合成器技术和可编程片上系统,设计了S型压电直线电机所需的三路相位差120°的正弦信号发生装置.采用CD4051和LM358作为主要器件,设计了用于阶跃式电压调节的PGA电路.设计了线性功率放大电路,解决了叠层压电陶瓷快速放电问题.实验结果表明,所设计的驱动电源能可靠地用于该S型压电直线电机,电机运行良好,驱动信号稳定.     

基于电流控制的压电陶瓷驱动电源及其试验研究

压电陶瓷致动器在电场驱动下会产生迟滞和蠕变现象,降低了定位精度。根据压电陶瓷致动器的位移与电荷量之间具有线性关系,研制了基于电流控制的压电陶瓷驱动电源。通过控制压电陶瓷的充电电流来控制其运动速度,从而控制其位移量。设计特殊电路和有针对性的控制算法,实现对压电陶瓷的快速驱动与高精度定位的结合。试验结果表明,利用该电源可实现对压电陶瓷的线性驱动和快速精密定位。     

一种压电陶瓷驱动电源的设计

快刀伺服加工技术在光学模具的精密制造中具有许多优势,而压电陶瓷驱动电源则是快刀伺服加工系统中重要的一环。针对快刀伺服系统的加工需要,设计了一种压电陶瓷驱动电源。该驱动电源以单片机为控制器,经过数模转换和低通滤波电路后,通过放大电路将信号放大,实现对压电陶瓷位移的控制。对线性放大电路进行了分析,通过对开环输出电阻的设置以及相位补偿,保证线性放大电路在驱动大容性负载时保持良好的稳定性。     

容性负载高压线性驱动电源的研究

介绍一种高压可调大功率动态驱动电源的设计,它用于高速微小孔振动钻床振动装置的压电陶瓷激振器,可以实现压电陶瓷的可控振动,其主要由D/A控制卡、放大电路、高压直流电源电路等几部分组成.该驱动电源具有线性好、容易控制等优点.     

程控可调压电陶瓷驱动电源系统设计

旨在设计一个可程控、稳定性好、响应速度快、电压输出范围大的压电陶瓷驱动电源系统,并对设计出的电源系统进行测试实验,得出实验数据。     

多单元浮地级联式压电陶瓷执行器高压驱动电源

为了改善压电陶瓷驱动电源在高电压输出下的动态特性以及高频下的带载能力,提高频率响应范围,设计了一种基于多单元级联的压电陶瓷执行器高压驱动电源.首先,基于分立元件构建直流放大式高精度驱动单元,并针对每个独立的驱动单元进行建模仿真,分析其在压电陶瓷等容性负载下的稳定性并采取了有效的双通道隔离反馈补偿策略.然后,利用多单元隔离浮地级联的方法,将多个独立的高精度驱动电源模块进行浮地级联,构成了一种组合式压电陶瓷高压驱动电源.实验结果表明,该级联驱动电源的输出幅值达0～1 000 V,最大输出功率为1 kW,满信号带宽为1 kHz/0.3 μF,纹波小于100 mV.根据实验结果,该级联驱动电源满足低纹波,高精度,大带宽,响应时间短,带载能力强等特性.     

高带宽压电陶瓷驱动电源

压电激振器是超声导波无损检测应用中的关键部件,针对激振器对压电驱动电源高带宽和大功率的要求,设计并研制了一种基于高压运放MP108的压电陶瓷驱动电源。采用直接数字频率合成技术产生信号源,信号经过前级放大和滤波后输入到高压运放电路驱动压电陶瓷。分析了大功率驱动电源的散热问题,指出驱动电源散热片到空气的最大热阻为1.1℃/W。实验结果表明,当负载为10 nf时,驱动电源在10~300 k Hz的频带范围内能够实现100Vp-p的放大输出,基本满足超声导波压电激振器的驱动要求。     

压电驱动下显微注射仪的设计

提出了利用压电陶瓷的逆压电特性进行显微注射的设计方法,完成了显微注射仪的结构设计。利用计算机编制交替的驱动信号程序,通过压电陶瓷驱动器驱动电源对压电陶瓷进行驱动,压电陶瓷驱动器通过电致伸缩及对导杆的交替箝握实现显微注射仪的微米级步进运动,可精确控制显微注射时注射针的穿刺位置,有效提高显微注射成功率。     

压电陶瓷驱动系统及控制方法研究

给出了一种压电陶瓷驱动系统的控制方法,利用VB中的Timer控件和压电陶瓷电源的DLL动态连接库函数,实现了控制电压的实时可编程输出。针对压电陶瓷驱动器的非线性和迟滞特性,应用MATLAB分别拟合出压电陶瓷驱动器在往返行程中电压与位移值的多项式拟合曲线,得到了电压与位移的关系式,为进一步修正和减少非线性及迟滞误差的影响、提高系统的定位精度,提供了分析的依据。     

MIC29750用于大功率半导体激光器的驱动

MIC29750是一种大功率低压差线性稳压电源芯片,最大压差0.35V,输出电流可达7.5A.本文介绍的大功率激光器驱动电源采用“电压源＋MOSFET”结构,以MIC29750芯片作为大功率低纹波电压源,并具有限流保护、上电保护等功能,可供大功率半导体激光器的驱动、控制等应用领域借鉴,是一种高性能、低成本的解决方案.     

双压电薄膜管道微机器人的功耗分析及电路优化设计

研究了PZT双压电薄膜管道微机器人的功率消耗,推导出其功耗计算公式S=Kfcv²,指出微机器人功耗与驱动电压幅值平方成正比,与驱动电压的频率成正比,与微机器人的电容成正比.优化设计了微机器人的驱动电路,使得其在驱动电压幅值不变的情况下,大幅度提高运动速度.通过实验验证此结论.以上分析研究是此类微机器人无缆化设计的理论基础.     

一种新型超声电机驱动电源的研究

介绍了一种直接用市电供电的超声电机驱动电源的基本原理及其工作方法。该电源采用脉总宽度调制的方法,用一级功率电路得到稳定的高频高压信号。文中详细介绍了控制信号的产生及反馈网络的相位补偿的方法,使输出信号稳定且满足驱动超声电机的需要。     

离子风空气加速器的电源设计

针对电压微小波动对离子风空气加速器负载放电特性影响的问题,设计了一款特殊的高压电源.电源的硬件电路设计包括主控制电路、功率场效应管(MOSFET)的驱动和保护电路、采样反馈电路、高压升压电路和多倍压整流电路;软件设计包括主控芯片PIC的系统配置、脉宽调制(PWM)占空比及频率设定、主程序及中断子程序流程图.最后,通过M...     

用于光阑的旋转型驻波压电作动器

为了驱动光阑实现对光束的控制和调节,提出一种新型的旋转型驻波压电作动器。现有压电作动器中,性能稳定的多为单一振子复合模态工作方式,要求各工作模态频率差小,除了对加工精度要求高之外,由于工作磨损对各模态频率影响不同,工作模态的频率差增大,使作动器的性能和效率下降。针对这一问题和光阑的工作特点,研制了一种新型的旋转型压电作动器。该作动器利用两个相同结构杆形压电振子的同形模态,经摩擦驱动光阑活动环转动,达到调节光阑孔径的目的。原理样机实验表明:当预压力为8N时,在驱动电压为200V_(p-p)～400V_(p-p)范围内,作动器的旋转速度与电压成正比,最大的逆时针旋转速度为75.36rad/min,最大的顺时针运动速度为62.8rad/min;在驱动电压为400V_(p-p)下分辨率可以达到0.34mrad。该压电作动器满足了光阑光束控制的要求,具有结构简单、响应快速、调速平稳和精度高等优点。     

大功率臭氧发生器逆变电源的研究与设计

本文介绍了一种大功率的工业臭氧发生器的供电电源。给出了电源的主电路、控制电路和驱动保护电路的设计过程,主电路由串联谐振式全桥电路组成,控制电路采用自动频率跟踪技术,实现了IGBT的软开关,驱动电路采用智能驱动器2SK315A,提高了整个电源的可靠性。     

基于模板匹配算法的压电微位移器位移量原位测量技术

针对压电微位移器的位移量高精度测量需要,基于模板匹配算法提出了一种新颖的位移量原位测量方法。利用改进型的Twyman-Green干涉系统对压电微位移器的电压——位移特性曲线进行原位测量,根据模板匹配算法实时计算干涉条纹的移动量,进而得到对应的压电微位移量,并对相关实验测量结果进行了分析与验证。结果表明,该测量技术具有较高的测量效率以及较好的随机噪声抑制能力,其测量精度和分辨率均可达到纳米量级。该方法属于非接触式测量,具有较高的可靠性,在微位移的高精度原位自动测量中具有较好的实用性。     

高频逆变电源控制与驱动模块的研究与设计

模块化是开关电源技术的发展趋势之一。本文设计了反激、半桥和全桥高频开关电源控制与驱动电路模块。其主要特点就是将逆变电源控制与驱动电路模块化,减少工作量,提高电源性能。各模块均具有：稳压反馈PWM控制、过流保护控制、过温保护控制等功能。     

X射线管用140kV高压直流电源系统的设计

本文介绍了一种140KV输出的x射线管用高压直流电源.主电路采用直流24V供电,经过半桥逆变、高频变压器、正负双向倍压整流.达到产生直流高压的目的.灯丝电源采用的是基于TOPSwitchFX单端反激式开关电源.由单片机控制可远程启动.系统设计了延时电路.在灯丝电源启动8s后启动高压直流电源.