一种LC谐振超声波电机调频调相驱动控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了超声波电机领域内的一种LC谐振超声波电机调频调相驱动控制电路，包括PWM发生电路，PWM发生电路的输出端连接有谐振驱动电路的输入端，谐振驱动电路的输出端与超声波电机输入端相连；PWM发生电路采用UCC3895芯片，其RT脚经串联第一电位器RP1、第二电位器RP2接地，两个DEL引脚分别经第三电位器RP3、第四电位器RP4接地，RAMP引脚接CT脚，CT脚经电容C1接地，EAP脚接第五电位器RP5的滑片脚，第五电位器RP5的另两脚分别接UCC3895的REF脚和地，REF脚还通过电容C2接地，EAN脚接EAOUT脚，ADS脚接地，本实用新型专利技术控制电路简单方便，大幅度解决了驱动电路体积过大的问题，对超声波电机的应用及推广起到很大作用。

A Frequency and Phase Modulation Driving and Control Circuit for LC Resonant Ultrasound Motor

The utility model discloses an LC resonant ultrasonic motor frequency and phase modulation drive and control circuit in the field of ultrasonic motor, including a PWM generating circuit, the output terminal of the PWM generating circuit is connected with the input end of the resonant driving circuit, and the output end of the resonant driving circuit is connected with the input end of the ultrasonic motor; the PWM generating circuit adopts UCC3895 chip, and its RT foot is connected with the first potentiometer RP1 and RP1 in series. The second potentiometer RP2 is grounded, the two DEL pins are grounded by the third potentiometer RP3 and the fourth potentiometer RP4, the RAMP pin is grounded by the CT foot, the CT foot is grounded by the capacitance C1, the EAP foot is grounded by the slide foot of the fifth potentiometer RP5, the other two feet of the fifth potentiometer RP5 are respectively grounded by the EF foot and the ground of UCC3895, the REF foot is also grounded by the capacitance C2, the EAN foot is Gro Simple and convenient, greatly solved the problem of large driving circuit volume, and played a great role in the application and promotion of ultrasonic motor.

【技术实现步骤摘要】
一种LC谐振超声波电机调频调相驱动控制电路
本技术涉及一种超声波电机，特别涉及一种超声波电机驱动电路。
技术介绍
超声波电机是使用功能陶瓷材料构成的一种新型电机，它利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，将弹性材料（定子）的微变形通过共振放大和摩擦耦合转换成转子或滑块的宏观运动，超声波电机结构简单紧凑，低速大转矩，不需减速机构、形式灵活多样等，已在航空航天、机器人、工业自动化等领域得到了应用。但是超声波电机驱动电压要求限制了超声波电机的更加的广泛应用，超声波电机的驱动需要20KHZ以上的正弦驱动电压，这样所导致超声波电机的驱动电路体积较大。根据超声波电机驱动正弦电压的产生和功率变换的方式将驱动电路分成两类：第一类：开关型驱动器，直接功率信号变换，再进行整形；第二类：线性放大型，首先产生正弦波再进行功率和幅值放大。线性放大型驱动电路，输出波形质量较高，谐波分量小，但是电路本身消耗较大，导致驱动同样功率的电机，电路体积比开关型驱动更大。开关型驱动器有隔离型和非隔离型驱动电路，其中带变压器隔离的驱动电路，传递效率较高，功率大，但是谐波功率分量大，体积很难做小；非隔离型驱动电路体积可以做到更小，波形质量较高，适用于场合较广。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种LC谐振超声波电机调频调相驱动控制电路，其控制电路简单方便，大幅度解决了驱动电路体积过大的问题，对超声波电机的应用及推广起到很大作用。本技术的目的是这样实现的：一种LC谐振超声波电机调频调相驱动控制电路，包括PWM发生电路，PWM发生电路的输出端连接有谐振驱动电路的输入端，所述谐振驱动电路的输出端与超声波电机输入端相连；所述PWM发生电路采用UCC3895芯片，其RT脚经串联第一电位器RP1、第二电位器RP2接地，两个DEL引脚分别经第三电位器RP3、第四电位器RP4接地，RAMP引脚接CT脚，CT脚经电容C1接地，EAP脚接第五电位器RP5的滑片脚，第五电位器RP5的另两脚分别接UCC3895的REF脚和地，REF脚还通过电容C2接地，EAN脚接EAOUT脚，ADS脚接地；所述谐振驱动电路驱动芯片和开关管电路，所述开关管电路包括两串联的第一开关管和第二开关管，第一开关管的D极接直流电源正极，第一开关管的S极接第二开关管的D极，第二开关管的S极接地、电源负极，第二开关管的D极接超声波电机输入端a端口，第二开关管的S极接超声波电机输入端b端口，驱动芯片的输入端接PWM发生电路的输出端，驱动芯片的输出端接两开关管的G极。作为本技术的进一步限定，所述第一电位器RP1的量程大于第二电位器RP2，第三电位器RP3的量程等于第四电位器RP4。作为本技术的进一步限定，所述UCC3895芯片发生4路两相PWM电压信号，每相2路PWM互补；通过调节第一电位器RP1、第二电位器RP2的阻值，改变输出信号频率，量程大的第一电位器RP1为频率粗调，量程小的第二电位器RP2为频率精调；第五电位器RP5调节输出两相PWM波的相位差为90度；第三电位器RP3、第四电位器RP4分别调节两相PWM的死区时间；两相PWM信号输入至驱动芯片，之后驱动第一开关管和第二开关管的通断，谐振电路输入为占空比可控的脉冲电压，经过谐振电路输入侧的超声波电机旁路电感以及超声波电机自身的电容的谐振升压，形成一个可以驱动超声波电机的高频电压。作为本技术的进一步限定，所述第一开关管和第二开关管均采用IGCT、MOSFET、与二极管反向并联的IGBT中的任意一种。本技术工作时，通过控制PWM发生电路的RT上电位器的阻值，控制得到可以变化的频率，达到控制超声波电机的转速；通过改变EAP和REF间的电位器，可以变更电机输入波形A、B两相之间的相位，达到控制超声波电机的转速的效果；通过改变PWM波的占空比，改变谐振输出的电压幅值，从而控制转速变化。与现有技术相比，本技术的有益效果在于，采用本技术的谐振驱动电路，谐振驱动电路结构简单，控制手段多样，配合PWM发生电路可以采用调频、调相以及调压进行电机的驱动控制；未采用变压器等升压器件，驱动电路整体体积小；控制电路简单方便，大幅度解决了驱动电路体积过大的问题，对超声波电机的应用及推广起到很大作用。附图说明图1为本技术控制框图。图2为本技术中超声波电机等效电路。图3为本技术中PWM发生电路。图4为本技术谐振驱动电路。图5为本技术驱动电路工作状态一。图6为本技术驱动电路工作状态二。具体实施方式如图1、3、4所示的一种LC谐振超声波电机调频调相驱动控制电路，包括PWM发生电路，PWM发生电路的输出端连接有谐振驱动电路的输入端，所述谐振驱动电路的输出端与超声波电机输入端相连；所述PWM发生电路采用UCC3895芯片，其RT脚经串联第一电位器RP1、第二电位器RP2接地，两个DEL引脚分别经第三电位器RP3、第四电位器RP4接地，RAMP引脚接CT脚，CT脚经电容C1接地，EAP脚接第五电位器RP5的滑片脚，第五电位器RP5的另两脚分别接UCC3895的REF脚和地，REF脚还通过电容C2接地，EAN脚接EAOUT脚，ADS脚接地，所述第一电位器RP1的量程大于第二电位器RP2，第三电位器RP3的量程等于第四电位器RP4；所述谐振驱动电路驱动芯片和MOS管电路，所述MOS管电路包括两串联的第一MOS管Q1和第二MOS管Q2，第一MOS管Q1的D极接直流电源正极，第一MOS管Q1的S极接第二MOS管Q2的D极，第二MOS管Q2的S极接地、电源负极，第二MOS管Q2的D极接超声波电机输入端a端口，第二MOS管Q2的S极接超声波电机输入端b端口，驱动芯片的输入端接PWM发生电路的输出端，驱动芯片的输出端接两MOS管的G极，所述UCC3895芯片发生4路两相PWM电压信号，每相2路PWM互补；通过调节第一电位器RP1、第二电位器RP2的阻值，改变输出信号频率，量程大的第一电位器RP1为频率粗调，量程小的第二电位器RP2为频率精调；第五电位器RP5调节输出两相PWM波的相位差为90度；第三电位器RP3、第四电位器RP4分别调节两相PWM的死区时间；两相PWM信号输入至驱动芯片，之后驱动第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的通断，谐振电路输入为占空比可控的脉冲电压，经过谐振电路输入侧的超声波电机旁路电感以及超声波电机自身的电容的谐振升压，形成一个可以驱动超声波电机的高频电压。本技术工作时，通过调节RT、DEL、REF上的电位器RP1-RP4的阻值，输出4路2相频率，占空比和相位可调的PWM波，PWM波经过由IR2101芯片搭建的驱动电路，输出15V的PWM波驱动A相超声波电机驱动电路的第一MOS管、第二MOS管，致使通过谐振电路，经过LC谐振升压，驱动超声波电机。超声波电机的等效电路如图2所示，电机可以等效为一个电阻Rm，电容Cm以及电感Lm的串联，再并联一个夹持电容Cd。所述驱动电路的调频调相是通过PWM发生电路实现的，超声波电机的转速特性与输入电压的频率，相位和电压值有关，通过本专利技术的驱动电路可以很好的实现电机输入电压的相位，频率和幅值控制变化；如图3所示，通过控制PWM发生芯片的RT上的阻值，控制得到可以变化的频率，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LC谐振超声波电机调频调相驱动控制电路，其特征在于，包括PWM发生电路，PWM发生电路的输出端连接有谐振驱动电路的输入端，所述谐振驱动电路的输出端与超声波电机输入端相连；所述PWM发生电路采用UCC3895芯片，其RT脚经串联第一电位器RP1、第二电位器RP2接地，两个DEL引脚分别经第三电位器RP3、第四电位器RP4接地，RAMP引脚接CT脚，CT脚经电容C1接地，EAP脚接第五电位器RP5的滑片脚，第五电位器RP5的另两脚分别接UCC3895的REF脚和地，REF脚还通过电容C2接地，EAN脚接EAOUT脚，ADS脚接地；所述谐振驱动电路驱动芯片和开关管电路，所述开关管电路包括两串联的第一开关管和第二开关管，第一开关管的D极接直流电源正极，第一开关管的S极接第二开关管的D极，第二开关管的S极接地、电源负极，第二开关管的D极接超声波电机输入端a端口，第二开关管的S极接超声波电机输入端b端口，驱动芯片的输入端接PWM发生电路的输出端，驱动芯片的输出端接两开关管的G极。

【技术特征摘要】
1.一种LC谐振超声波电机调频调相驱动控制电路，其特征在于，包括PWM发生电路，PWM发生电路的输出端连接有谐振驱动电路的输入端，所述谐振驱动电路的输出端与超声波电机输入端相连；所述PWM发生电路采用UCC3895芯片，其RT脚经串联第一电位器RP1、第二电位器RP2接地，两个DEL引脚分别经第三电位器RP3、第四电位器RP4接地，RAMP引脚接CT脚，CT脚经电容C1接地，EAP脚接第五电位器RP5的滑片脚，第五电位器RP5的另两脚分别接UCC3895的REF脚和地，REF脚还通过电容C2接地，EAN脚接EAOUT脚，ADS脚接地；所述谐振驱动电路驱动芯片和开关管电路，所述开关管电路包括两串联的第一开关管和第二开关管，第一开关管的D极接直流电源正极，第一开关管的S极接第二开关管的D极，第二开关管的S极接地、电源负极，第二开关管的D极接超声波电机输入端a端口，第二开关管的S极接超声波电机输入端b端口，驱动芯片的输入端接PWM发生电路的输出端，驱动芯片的输出端接两开关管的G极。2.根据权利要求1所述的一种LC谐振超声波电机调...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫岳平，梁可，华敏，黄畅畅，王昊一，朱肖陈，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32