一种双足压电直线电机的驱动电路制造技术

本发明专利技术设计了一种双足压电直线电机的驱动电路。该电路结构简单、设计灵活，可以设计多端输入、多端输出电路，克服了现有直线电机驱动电源存在零点漂移现象，且在低频段动态特性较差、频带较窄、抗干扰能力弱等缺点，提高直线电机驱动电路的抗噪性能、拓宽频带。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双足压电直线电机的驱动电路，适用于三角转换式双驱动足非共振压电直线电机的驱动电路。
技术介绍
叠层压电陶瓷是由多层薄型压电陶瓷连同电极通过固态烧结工艺制作而成。各层陶瓷在机械上串联，相当于多个小电容并联，造就了叠层压电陶瓷具有大容性的特点。与单层压电陶瓷相比，叠层压电陶瓷在相同驱动电压下具有更高的电场强度，并具有输出力大、输出位移大、响应速度快等优点，在高新
尤其是精密定位方面具有良好的应用前景。叠层压电陶瓷的电流/电荷控制型驱动电源由Newcomb提出，但此类型的驱动电源存在零点漂移，且在低频段动态特性差，因而限制了其应用。而电压控制型具有动态特性好、宽频带等显著优点，得到广泛应用。目前，国内研制的驱动电路如基于DC-DC升压和LC匹配的驱动器采用了变压器推挽电路和BOOST电路作为升压电路，利用匹配电感和电机本身所呈现的电容性进行串/并联谐振，使得加载到叠层压电陶瓷上的电压是正弦波形，且可以同时滤掉很多谐波。与之类似的还有基于LC谐振升压的技术，它取代了传统驱动器方案里的变压器推挽电路，可以直接获得所需的高电压，无需直流稳压电源和功率放大部分，显著缩小了驱动器的体积。上述两种驱动技术中都使用了LC谐振，这就限定了它们只能在电路谐振点附近实现电感匹配，当调频幅度较大或者负载的容值变化较大时，需要重新设置匹配电感，这就给需要在不同频率条件下运行的电机带来了困难。因此设计一种频带宽、非线性失真度低、抗自激能力强等动态性能要求的基于高压运放的驱动器具有重要意义。
技术实现思路
为了克服现有直线电机驱动电源存在零点漂移现象，且在低频段动态特性较差、频带较窄、抗干扰能力弱等缺点，提高直线电机驱动电路的抗噪性能、拓宽频带，本专利技术设计了一种应用于双足压电直线电机的驱动电路。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：在双足压电直线电机的驱动电路中设计了重要的三个部分：信号发生电路，功率放大电路和直流稳压电路。其中信号发生电路中，初始波形的产生是由可编程片上系统(PSoC3)完成的，电压放大电路由分别由OP07和PA42组成的一、二级电压放大电路串联而成。直流稳压电源由LM7815稳压后为DC15V，将8路输出串联相接即可得到4种电压。本专利技术的有益效果是：该驱动电路的输出电压和输出频率均能够进行独立连续调节，且驱动信号带有直流偏置可防止叠层压电陶瓷退极化。相比于LC谐振式驱动器，可以使得电机在较大频带宽度范围内运行，可以防止在高频情况下产生振荡信号；并提供电路优化措施，防止产生交越失真。和传统的电感匹配方案相比较，该驱动电路可以直接产生正弦波，从而减少谐波。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是信号发生电路。图2是功率放大电路。图3是直流稳压电路。图1中，初始波形的产生是由可编程片上系统(PSoC3)完成的。时钟由PSoC3芯片内的时钟构成。图2中，OP07为精密运算放大器，和PA42为高压大功率放大器，VTR为晶闸管，DFB为快恢复二极管，PZT为晶振。图3中，LM7815为三端稳压芯片。具体实施方式图1中，输入电压信号初始波形的产生是由可编程片上系统(PSoC3)完成的。信号频率由DMA通道的时钟源Clock组件和实现Period参数调节的中断组件联合控制。时钟信号经过定时器延时，波形存储器的波形经过DMA控制器，与经过延时的时钟信号送入D/A转换模块，并通过适当的参数配置就可产生峰峰值为5V的正弦波信号。图2中，电压放大电路由分别由OP07和PA42组成的一、二级电压放大电路串联而成。其中OP07的闭环放大倍数为0到2倍。通过调节可调电阻Rf1的值，可以使得OP07的闭环放大倍数在0到2内调节。其中Vi为60V，二极管D1、D2同向串联在OP07的同相及反相输入端，D3、D4同向串联，其中D3阳极接D1阴极。OP27一端接+75V电压，另一端接+45V电压。二极管D5、D6串联在+75V与+45V之间。二级放大电路中D7、D8同向串联在PA42的同相及反相输入端，D9、D10同向串联，其中D9阳极接D7阴极。VTR晶闸管并联电容Crp接在+120V电压，PA42另一端接地。快恢复二极管接在+120V与地之间，晶振PZT一段接地，另一端接三极管发射极，电阻R3接三极管基极，集电极接电阻R4，电阻接+120V电压。其中高压运放易产生由电源振荡或者信号输出端经过C2瞬时反馈到输入端，而引起的差分输入过电压。当需要运放提供最大压摆率以允许足够高的差分输入电压满足过载驱动时，采用了在输入端并联二极管钳位的办法。高频开关二极管1N4148将差分输入电压钳位在±1.4V。PA42内部没有集成输出端至电源端的保护电路，因而外接快速反向恢复二极管DFB，这样可以保证当压电元件受到机械压力而产生瞬时高电压或者处于持续高能量回馈的应用场合时，运放都可以受到保护。图3中，变压器输入为AC220V，输出8路交流电，每路经过整流滤波，并通过LM7815稳压后为DC15V，将8路输出串联相接即可得到4种电压。整流桥输出给电容C0、C1，C0、C1并联后接LM7815，C0接LM7815输出端。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双足压电直线电机的驱动电路，包括重要的三个部分：信号发生电路、功率放大电路和直流稳压电路；其特征是初始波形的产生由可编程片上系统 (PSoC3)完成，电压放大电路由分别由OP07 和PA42组成的一、二级电压放大电路串联而成，直流稳压电源由LM7815构成稳压电路后，将8路输出串联相接即可得到4种电压。

【技术特征摘要】
1.一种双足压电直线电机的驱动电路，包括重要的三个部分：信号发生电路、功率放大电路和直流稳压电路；其特征是初始波形的产生由可编程片上系统(PSoC3)完成，电压放大电路由分别由OP07和PA42组成的一、二级电压放大电路串联而成，直流稳压电源由LM7815构成稳压电路后，将8路输出串联相接即可得到4种电压。2.根据权利要求1所述的一种双足压电直线电机的驱动电路，其特征是信号发生电路中，初始波形的产生由可编程片上系统(PSoC3)完成；信号频率由通道的时钟源Clock组件和实现Period参数调节的中断组件联合控制，时钟信号经过定时器延时，波形存储器的波形经过DMA控制器，与经过延时的时钟信号送入D/A转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福霞，
申请(专利权)人：李福霞，
类型：发明
国别省市：辽宁;21