高精度低成本的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)思路

隨著計(jì)算機(jī)與電源技術(shù)的發(fā)展，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)邁上了新的臺(tái)階。低波紋的快速響應(yīng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源越來(lái)越受到關(guān)注，這不僅是由于其精度高、響應(yīng)快，還因?yàn)槠涑杀镜土耐瑫r(shí)易于控制。本文就將為大家介紹一款低波紋快速響應(yīng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)思路。

壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源可以分為電壓控制型和電荷控制型，其中電壓控制型驅(qū)動(dòng)電源主要有2種形式。一種是基于直流變換器原理的開(kāi)關(guān)式驅(qū)動(dòng)電源，它的功率損耗小、效率高、體積小。但電源輸出波紋較大，頻響范圍也較窄。另一種是直流放大式電源，其特點(diǎn)是頻響范圍較寬，電荷控制型驅(qū)動(dòng)電源采用電荷控制，它可以改善壓電陶瓷的遲滯和蠕變，但其充電電流小，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。

圖1

為實(shí)現(xiàn)高精度可控穩(wěn)壓輸出，本電源采用直流放大式電路，其原理框圖如圖1所示。計(jì)算機(jī)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器提供基準(zhǔn)電壓，它與運(yùn)算放大電路和功率放大電路一起實(shí)現(xiàn)輸出由計(jì)算機(jī)控制的0~300V可調(diào)電壓。

圖2

圖2為電路的線路圖，本電路是在通用型運(yùn)放電路的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)改進(jìn)，可將普通運(yùn)算放大器的輸出電壓擴(kuò)大到300V。圖中運(yùn)放為F007、LM358或LM741等通用型運(yùn)放。輸入電壓V1由計(jì)算機(jī)輸入0~5V的電壓。T1、T2、T3為高反壓管，電阻R1、R2、R3起限流保護(hù)作用。R1為可調(diào)電阻，C為校正電容，電阻R4R5R6R7R8R9因流過(guò)的電流較大，故應(yīng)采用大功率電阻。

從圖2中可以看出它需要一個(gè)400V高壓穩(wěn)壓電源，它的穩(wěn)定性將直接影響到驅(qū)動(dòng)電源輸出電壓的穩(wěn)定性。也就會(huì)使壓電陶瓷微位移器發(fā)揮不出其精度和位移分辨率高的優(yōu)點(diǎn)。

圖3

輸出400V穩(wěn)定電壓電路的電路圖如圖3所示，變壓器輸入交流電220V，輸出10路交流電，每路電壓35V，將每一路經(jīng)過(guò)整流穩(wěn)壓后輸出電壓40V，圖中將10路電路串聯(lián)起來(lái)，就可輸出400V的穩(wěn)定直流電壓，通過(guò)這種方法與直接由變壓器輸出電壓400V，再進(jìn)行穩(wěn)壓的方法相比，其輸出的電壓更穩(wěn)定，波紋也更小。

本文介紹了一種精度高且相應(yīng)快的低波紋壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)思路，該設(shè)計(jì)在擁有較高效率的同時(shí)，兼顧操作簡(jiǎn)便成本低廉的特點(diǎn)。感興趣的朋友不妨花上幾分鐘來(lái)閱讀本文，相信一定會(huì)有所收獲。