便携式压电微型泵驱动电源的研制

根据用于烈性药物输注的便携式压电微型泵的使用要求,研制了压电陶瓷驱动器的驱动电源。驱动电源以3 V锂离子钮扣电池供电,通过DC/DC电路和逆变电路为压电陶瓷驱动器提供高的输出电压(200 V,峰-峰值),具有频率可调,体积小,质量轻,功耗低,安全可靠,便于控制的特点。实验表明,驱动电源能满足压电微型泵的使用要求,也适用于以逆压电效应为基本原理的微小压电器件的动态应用。     

基于MCU控制的高压开关电源

针对压电陶瓷驱动电源的应用设计了一种基于单片机(MCU)控制的高压开关电源,实现了低压(9～18 V)输入下的高压(150 V)输出。电路主回路采用准谐振反激变换拓扑结构,MCU芯片控制脉宽调制(PWM)电源管理芯片完成变换器升压,并驱动H桥逆变电路输出频率可调的方波电压。数字控制的高压开关电源工作波形稳定,尖峰噪声小,输出电压精度高。实验结果验证了高压开关电源的性能。     

嵌入式静电驱动控制电源设计

分析了静电驱动原理以及失效原因,针对静电驱动的特点设计了用于静电驱动的控制电源,该电源采用内嵌DAC的ADuC842系统作为控制芯片,与信号采集及反馈电路一同构成闭环控制系统,控制DC-DC变换器产生大范围的稳定电压.输出电压范围15～80 V,电压文波<800 mV.     

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。     

压电陶瓷驱动器线性动态驱动电源的研制

根据压电陶瓷基本物理参数计算出压电驱动电源的最小基本性能参数,并利用高压运放研制了一种新型压电陶瓷驱动器的驱动电源,它具有高的输出电压范围(±200V),高输出电流(200mA,峰值电流300mA)。并且通过对反馈电路的波特图分析,讨论了自激震荡的产生和防止。在试验中通过对压电驱动器的正弦信号激励分析,表明驱动电源在带负载时有良好的输入跟随性能,能够满足复杂压电驱动器控制需要。     

一种压电陶瓷微位移器驱动电源研究

在研究压电陶瓷微位移器的基础上,针对压电陶瓷的驱动特点和要求,设计了一种驱动电源。以单片机Atmega128和高压运算放大器PA78为核心器件,以及相关电路构成电压控制型驱动电源。介绍了主要模块电路的功能和实现,并对驱动电源进行测试实验。驱动电源可输出0~300 V连续电压,分辨率可达10 mV、静态纹波＜5 mV。结果表明该电源具有线性度高、稳定性好、分辨率高等优点。     

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.     

奇特的功放LM4960

<正> LM4960是美国国家半导体公司生产的一种由两个音频放大器以桥式连接(BTL)组成的小功率放大器。它奇特之处在于此功放中还集成了升压式 DC/DC 变换器,使输入工作电压为3V 时,最大输出电压峰峰值可达24V。用这个升压后的电压(V1)作为功放的工作电压来驱动新型超薄型压电陶瓷扬声器。压电陶瓷扬声器一般的电动式扬声器(动圈式)是用电流驱动的,而压电陶瓷扬声器采用锆钛酸铅一类压电陶瓷片及金属振膜组成,利用在压电片上加音频电压,压电片产生变形而形成振动发声的,所以它是由电压来驱动的。     

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。     

An 80-V integrated boost converter for piezoelectric actuators in smartphones

A boost converter for piezoelectric actuator driving system in haptic smartphones is proposed and implemented using a 0.35 μm BCDMOS process. The designed boost converter generates extremely high output voltage from a low-voltage battery supply. The boost converter provides stable power for the piezoelectric actuator with the peak-current control technique. The minimum variation of the output ripple variation can be achieved by the designed current-sensing and peak-current control circuits. The supply voltage of the boost converter is 2.7–4.2 V and the maximum output voltage is up to 80 V. The complete piezoelectric actuator driving system consists of a serial interface, SRAM, and signal-shaping logic as well as the boost converter. It also includes the resistor-string digital-to-analog converter and high voltage piezoelectric actuator driver (PZ driver). The fabricated chip size is 2,100 × 2,200 μm, including bonding pads.     

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。     

可实现DVS的单电感双输出降压型直流-直流转换器

设计了一款单电感双输出(SIDO)的降压型直流-直流转换器,一个输出电压可以进行动态电压转换,在0.725～1.2V直接变化,另一输出电压可实现1.2V和1.8V,两路输出最大可实现500mA负载电流。转换器根据负载的不同在脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)之间自动切换。采用死区时间自适应调整的技术来提高系统的转换效率,分段开关则用来降低输出端毛刺。基于TSMC0.25μm CMOS工艺,测试结果证明该系统输出电压纹波低、毛刺小,系统峰值效率可达90%。     

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。     

一种用于压电陶瓷驱动电路的线性稳压电源

该文提出了一种可用于压电陶瓷驱动电路的低纹波、高稳定性的直流线性稳压电源的设计方案,分析了其工作原理并测量了其电学特性。采用可调三端稳压器为核心器件,利用低温漂电压基准源提高了稳压器的反馈电压,采用瞬态抑制二极管抑制了上电瞬间的冲击浪涌,有效地抑制了输出纹波,提高了电源的电磁兼容性和可靠性。实验结果表明,该电源可输出10~200 V的正负双极性电压,负载调整率小于0.5%,纹波小于10 mV,现已成功应用于以PA85功率放大器为核心器件的压电陶瓷驱动电路中。     

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.