一种用于压电陶瓷震动平台的高压功放制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于压电陶瓷震动平台的高压功放，包括前置放大控制电路、SPWM驱动电路、信号分配电路、至少一路全桥逆变电路、至少一路滤波电路、传感器及检测电路与压电陶瓷。通过采用多路全桥逆变电路串联拓扑结构，利用SPWM驱动方式控制核心放大管，产生高压、高频、大电流输出给等效容性压电陶瓷负载。本实用新型专利技术基于全桥开关式拓扑结构的功放，减少了半桥结构中的匹配电阻，提高振动平台压电陶瓷放大器的性能，实现同时输出高频和高压电压信号。

【技术实现步骤摘要】
一种用于压电陶瓷震动平台的高压功放
本专利技术属于功放驱动控制
，尤其涉及一种用于压电陶瓷震动平台的高压功放。
技术介绍
在压电陶瓷振动平台应用中，力学环境试验通常的工作频段在5Hz～2000Hz，为了保证压电陶瓷在高频段的伸缩特性，振动平台的功率放大器需要具备高压、高频的输出能力，即能够在高频时输出高电压。随着电力电子的发展，以功率运算放大器、模拟功率器件为核心的直流放大式驱动电源具有原理简单、驱动方式容易、输出波纹低的优点。若应用于高压、高频、大功率输出场合时，存在电路功率损耗大、转换效率低等缺陷，尤其在等效电容大的压电陶瓷负载情况下，存在高频下输出高电压的困难的问题。现有技术中，压电陶瓷振动平台驱动功放多采用PWM半桥结构，通过在输出回路串联电阻来改变负载的纯容性特性，当高频驱动激励施加在压电陶瓷上时，容性特点会随着工作频率增高，交流阻抗减少，导致输出电流增加，串联电阻的分压作用使加载到压电陶瓷端的电压减少，造成功放高压、高频输出时的电流远超过低频或直流工作状态。而以功率开关器件IGBT和MOSFET为放大核心的数字放大器，在高频驱动下必须降低干线电压，以减少功率器件发热，高压干线电压下必须降低驱动频率，以满足器件使用的要求，使得高频与高压无法兼顾。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于压电陶瓷震动平台的高压功放，包括前置放大控制电路、SPWM驱动电路、信号分配电路、至少一路全桥逆变电路、至少一路滤波电路、传感器及检测电路与压电陶瓷；所述前置放大控制电路用于信号输入；所述前置放大控制电路的输出端通过SPWM驱动电路与信号分配电路的输入端相连；所述信号分配电路的输出端通过全桥逆变电路与滤波电路相连；所述滤波电路的输出端与压电陶瓷相连；所述传感器及检测电路与滤波电路的输出端、压电陶瓷的输出端相连，用于滤波电路输出以及压电陶瓷输出检测。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：通过采用多路全桥逆变电路串联拓扑结构，利用SPWM驱动方式控制核心放大管，产生高压、高频、大电流输出给等效容性压电陶瓷负载。本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于全桥开关式拓扑结构的功放，减少了半桥结构中的匹配电阻，提高振动平台压电陶瓷放大器的性能，实现高压、高频、大电流输出至负载。附图说明图1是本专利技术的系统图；图2是拓扑结构图；图3是实施原理图；图4反馈放大与调制电路的电路图；图5是输出电压电流的仿真图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：如附图1所示，本专利技术一种用于压电陶瓷震动平台的高压功放，包括前置放大控制电路、SPWM驱动电路、信号分配电路、至少一路全桥逆变电路、至少一路滤波电路、传感器及检测电路与压电陶瓷；所述前置放大控制电路用于信号输入；所述前置放大控制电路的输出端通过SPWM驱动电路与信号分配电路的输入端相连；所述信号分配电路的输出端通过全桥逆变电路与滤波电路相连；所述滤波电路的输出端与压电陶瓷相连；所述传感器及检测电路与滤波电路的输出端、压电陶瓷的输出端相连，用于滤波电路输出以及压电陶瓷输出检测。具体的，所述全桥逆变电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管与第四开关管；第一开关管与第三开关管串联；第二开关管与第四开关管串联；第一开关管与第三开关管的公共端与第二开关管与第四开关管的公共端接信号分配电路的输出端；第一开关管的另一端与第二开关管的另一端接滤波电路的输入端。如附图2所示，每两个开关管组成一个半桥，2个半桥组成一个全桥逆变电路，对称上下桥臂互补导通，全桥逆变电路输出端设置低通滤波器。开关管采用MOS管，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管与第四开关管；滤波器采用LC滤波器，第一MOS管源极与第二MOS管源极接LC滤波器第一输入端；第三MOS管漏极与第四MOS管漏极接LC滤波器第二输入端；第一MOS管漏极与第三MOS管漏极连接的公共端与信号分配电路的输出端相连；第二MOS管漏极与第四MOS管漏极连接的公共端与信号分配电路的输出端相连。在相同的PWM驱动下，LC滤波器工作输出的波形相同；第一组LC滤波器的正输出端和最后一组LC滤波器的负输出端和负载压电陶瓷端连接，相邻LC滤波器正负极相连。图3是系统实施原理图，对输入的信号和反馈的电压信号进行相减，对容差信号进行放大，送到由比较器构成的SPWM发生电路，产生二组驱动电路。对二组驱动信号进行处理，生成四路驱动信号。图4中该系统还包括反馈放大与调制电路，反馈放大与调制电路包括反馈电路、前置放大电路、差分放大电路与调制电路；反馈电路输入端连接检测电路的输出端；反馈电路输出端、前置放大电路的输出端分别与差分放大电路的输入端相连；差分放大电路的输出端连接调制电路。反馈电路包括第一电感、第二电感、第一电阻、第二电阻、第一极性电容、第二极性电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻与第一放大器；第一电感通过第一电阻接第一极性电容正极、第三电阻第一端；第二电感通过第二电阻接第二极性电容负极、第四电阻第一端；第一极性电容负极、第二极性电容正极接地；第三电阻第二端接第一放大器第一输入端；第四电阻第二端接第一放大器第二输入端；第五电阻第一端接第一运算放大器第三输入端，第五电阻第二端接第一放大器输出端、第六电阻第一端；第六电阻第二端接差分放大电路的输入端。前置放大电路包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第三极性电容、第四极性电容与第二放大器；前置放大电路的第一输入端通过第八电阻接第三极性电容正极、第二放大器第一输入端；前置放大电路的第二输入端通过第九电阻接第四极性电容负极、第二放大器第二输入端；第三极性电容负极接第四极性电容接地；第十电阻第一端接第二放大器第三输入端；第十电阻第二端接第二放大器输出端、第十一电阻第一端；第十一电阻第二端接差分放大电路的第二输入端。差分放大电路包括第七电阻、第十二电阻、第三放大器与第十三电阻；第六电阻接第七电阻第一端、第三放大器第一输入端；第十一电阻接第十二电阻第二端、第三放大器第二输入端；第七电阻第二端、第十二电阻第一端接地；第十三电阻与第三放大器并联。调制电路包括电压跟随器、第十四电阻、第十五电阻、第五放大器、第十六电阻、第十七电阻、第六放大器、第七放大器、第五极性电容、第六极性电容与第十八电阻；电压跟随器包括第四放大器；第三放大器输出端通过电压跟随器接第十四电阻第一端、第十六电阻第一端；第十四电阻第二端接第十五电阻第一端、第五放大器输入端；第十五电阻第二端接第五放大器的输出单与第十七电阻的第一端；第十六电阻第二端接第六放大器第二输入端；第十七电阻第二端接第七放大器第二输入端；第十八电阻的第一端用于三角波信号输入；第十八电阻第二端接第六放大器第一输入端、第七放大器第一的输入端；第六放大器的第二输入端通过第五极性电容接地；第七放大器的第二输入端通过第六极性电容接地。前置放大电路和反馈构成前置放大控制电路，差分放大电路和调制电路构成SPWM驱动电路，调制电路的输出端即信号分配电路的输入端；三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于压电陶瓷震动平台的高压功放，其特征在于，包括前置放大控制电路、SPWM驱动电路、信号分配电路、至少一路全桥逆变电路、至少一路滤波电路、传感器及检测电路与压电陶瓷；所述前置放大控制电路用于信号输入；所述前置放大控制电路的输出端通过SPWM驱动电路与信号分配电路的输入端相连；所述信号分配电路的输出端通过全桥逆变电路与滤波电路相连；所述滤波电路的输出端与压电陶瓷相连；所述传感器及检测电路与滤波电路的输出端、压电陶瓷的输出端相连，用于滤波电路输出以及压电陶瓷输出检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于压电陶瓷震动平台的高压功放，其特征在于，包括前置放大控制电路、SPWM驱动电路、信号分配电路、至少一路全桥逆变电路、至少一路滤波电路、传感器及检测电路与压电陶瓷；所述前置放大控制电路用于信号输入；所述前置放大控制电路的输出端通过SPWM驱动电路与信号分配电路的输入端相连；所述信号分配电路的输出端通过全桥逆变电路与滤波电路相连；所述滤波电路的输出端与压电陶瓷相连；所述传感器及检测电路与滤波电路的输出端、压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇飞，代明香，王珏，毛勇建，李晓琳，邓婷，李明海，何建军，师伟鹏，郭旭军，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院总体工程研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51