壓電陶瓷的驅動電源技術已成為非常重要應用技術之一，它除了體積小，分辨率高，響應快，推力大等一系列特點，同時，用它制成的壓電陶瓷驅動器廣泛應用于微位移輸出裝置、力發(fā)生裝置、機器人、沖擊電機、光學掃描等重要領域。目前，國內(nèi)常見的壓電陶瓷件主要基于靜態(tài)特性，因此該類壓電陶瓷驅動電源動態(tài)特性不理想，交流負載能力差，不適合應用于動態(tài)領域。例如，壓電陶瓷管沖擊馬達，是基于沖擊原理，利用鋸齒波驅動壓電陶瓷管，使得壓電馬達產(chǎn)生正反的旋轉，頻響范圍寬及具有很高上升和下降速率是該類壓電陶瓷驅動電源必須滿足的重要動態(tài)特性。但現(xiàn)在國內(nèi)對此種驅動電源的研究不多，且價格昂貴，因此有必要設計一種滿足上述要求且價格低廉的壓電陶瓷驅動電源。
1、高壓驅動電源原理及電路設計
該高壓驅動電源主要由高壓直流電源、恒流源及功率放大電路三部分組成。功率放大電路部分將鋸齒波信號放大，以此驅動壓電陶瓷管。為了得到快速的電壓下降速率，使壓電陶瓷管形成沖擊，則需使用恒流源幫助容性負載的壓電陶瓷快速泄放電荷。
?。?）高壓直流電源
高壓直流電源部分，工頻220V交流電經(jīng)變壓器輸出雙130V交流，經(jīng)整流橋整流和電容濾波后，得到180V直流電，作為驅動電路的工作電壓。
解析高速壓電陶瓷驅動電源的性能優(yōu)勢
?。?）恒流源電路
恒流源電路，本設計電路的運放選擇OP467，其上升速率可達到170V/μs，且具有極寬的響應頻率，*能滿足要求。當A點的輸入電壓為VA時，根據(jù)虛短原則，VA=VB，放大器同向輸入端與反向輸入端的輸入電流均為0，則VB=VC，所以流經(jīng)場效應管的電流恒為I=VA/R3，此時VGS≥3.5V，場效應管導通。假若輸入電壓VA有電壓波動+△V，放大器的差模增益接近無窮大，所以VG增大，VGS增大，流經(jīng)場效應管的電流增大，則VC增加；又因VB=VC，故VB也增大，且最終與VA相等，保證恒流源正常工作，反之當△V為負時，同理。此恒流源電路的電流I=50mA，即電壓VA=7.5V，此恒流源電路的目的主要是幫助容性負載壓電陶瓷泄放電荷，使驅動壓電陶瓷管的鋸齒波具有快功率放大電路的D點連接在一起。
解析高速壓電陶瓷驅動電源的性能優(yōu)勢的驅動電源技術已成為非常重要應用技術之一，它除了體積小，分辨率高，響應快，推力大等一系列特點，同時，用它制成的壓電陶瓷驅動器廣泛應用于微位移輸出裝置、力發(fā)生裝置、機器人、沖擊電機、光學掃描等重要領域。目前，國內(nèi)常見的壓電陶瓷器件主要基于靜態(tài)特性，因此該類壓電陶瓷驅動電源動態(tài)特性不理想，交流負載能力差，不適合應用于動態(tài)領域。例如，壓電陶瓷管沖擊馬達，是基于沖擊原理，利用鋸齒波驅動壓電陶瓷管，使得壓電馬達產(chǎn)生正反的旋轉，頻響范圍寬及具有很高上升和下降速率是該類壓電陶瓷驅動電源必須滿足的重要動態(tài)特性。但現(xiàn)在國內(nèi)對此種驅動電源的研究不多，且價格昂貴，因此有必要設計一種滿足上述要求且價格低廉的壓電陶瓷驅動電源。
1、高壓驅動電源原理及電路設計
該高壓驅動電源主要由高壓直流電源、恒流源及功率放大電路三部分組成。功率放大電路部分將鋸齒波信號放大，以此驅動壓電陶瓷管。為了得到快速的電壓下降速率，使壓電陶瓷管形成沖擊，則需使用恒流源幫助容性負載的壓電陶瓷快速泄放電荷。
?。?）高壓直流電源
高壓直流電源部分如所示，工頻220V交流電經(jīng)變壓器輸出雙130V交流，經(jīng)整流橋整流和電容濾波后，得到180V直流電，作為驅動電路的工作電壓
?。?）恒流源電路
本設計電路的運放選擇OP467，其上升速率可達到170V/μs，且具有極寬的響應頻率，*能滿足要求。當A點的輸入電壓為VA時，根據(jù)虛短原則，VA=VB，放大器同向輸入端與反向輸入端的輸入電流均為0，則VB=VC，所以流經(jīng)場效應管的電流恒為I=VA/R3，此時VGS≥3.5V，場效應管導通。假若輸入電壓VA有電壓波動+△V，放大器的差模增益接近無窮大，所以VG增大，VGS增大，流經(jīng)場效應管的電流增大，則VC增加；又因VB=VC，故VB也增大，且最終與VA相等，保證恒流源正常工作，反之當△V為負時，同理。此恒流源電路的電流I=50mA，即電壓VA=7.5V，此恒流源電路的目的主要是幫助容性負載壓電陶瓷泄放電荷，使驅動壓電陶瓷管的鋸齒波具有快速的下降速率，當與功率放大電路連接時，將恒流源場效應管的漏極與功率放大電路的D點連接在一起。
解析高速壓電陶瓷驅動電源的性能優(yōu)勢
