壓電陶瓷的驅(qū)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(qū)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(qū)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(qū)動壓電陶瓷管，使得壓電馬達產(chǎn)生正反的旋轉(zhuǎn)，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(qū)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(qū)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(qū)動電源。
1、高壓驅(qū)動電源原理及電路設計
該高壓驅(qū)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(qū)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(qū)動電路的工作電壓。
解析高速壓電陶瓷驅(qū)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(qū)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(qū)動電源的性能優(yōu)勢的驅(qū)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(qū)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(qū)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(qū)動壓電陶瓷管，使得壓電馬達產(chǎn)生正反的旋轉(zhuǎn)，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(qū)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(qū)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(qū)動電源。
1、高壓驅(qū)動電源原理及電路設計
該高壓驅(qū)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(qū)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(qū)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(qū)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(qū)動電源的性能優(yōu)勢
