一种压电陶瓷差动电荷泵驱动电路及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种压电陶瓷差动电荷泵驱动电路及控制方法，涉及压电陶瓷精密驱动控制领域，直流稳压源两端分别连接单刀双掷开关，提供可切换的正负参考电压，电荷泵电容两端分别连接单刀双掷开关，在直流稳压源与两个高压运放之间切换，电荷泵电容两端从直流稳压源充电，再分别向高压运放连接的两个压电陶瓷注入等量相反的电荷，实现差动电荷泵驱动和控制。本发明专利技术简化压电双晶片的电荷驱动电路，为两个压电陶瓷提供等量的差动电荷，利用电荷驱动技术极大地提高了压电双晶片弯曲位移的控制精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种压电陶瓷差动电荷泵驱动电路及控制方法


[0001]本专利技术涉及压电陶瓷精密驱动控制领域，具体涉及一种压电陶瓷差动电荷泵驱动电路及控制方法。

技术介绍

[0002]在精密驱动控制领域，压电陶瓷驱动器具有位移分辨率高、驱动力大、响应速度快等优点，是纳米级精密驱动的首选方案，广泛应用于半导体制造、光学测量、生物医疗等涉及纳米级定位操作的应用场合。压电陶瓷驱动器利用逆压电效应，通过施加在表面电极的驱动电压引起材料内部的应变，形成压电陶瓷驱动器的输出位移，但压电陶瓷驱动器的驱动电压与输出位移之间存在迟滞、蠕变等非线性关系，严重制约了压电陶瓷驱动器的位移控制精度。
[0003]压电双晶片是一种最常见的压电陶瓷驱动器，利用上层和下层压电片的差动应变(如上层压电片伸长，下层压电片缩短)，利用应变梯度形成弯曲形变，具有结构简单、输出位移大等特点。由于压电双晶片至少包含两个压电片，且施加的驱动电压不同，上层和下层压电片需要两个高压放大器分别驱动，控制难度和系统成本较高。为了降低驱动电路的复杂度，专利号US5233256提出通过优化电极连接实现单个高压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电陶瓷差动电荷泵驱动电路，其特征在于：包括直流稳压源E、单刀双掷开关S1、单刀双掷开关S2、单刀双掷开关S3、单刀双掷开关S4、电荷泵电容Ci、压电陶瓷Cp1、压电陶瓷Cp2、高压运放A1和高压运放A2；所述单刀双掷开关S1和S2的固定端口分别与直流稳压源E的两端连接，单刀双掷开关S1和S2的切换端口分别与电荷泵电容Ci的两端交叉连接，通过单刀双掷开关S1和S2的同步切换，分别为电荷泵电容Ci提供正、负参考电压；所述单刀双掷开关S3和S4的固定端口分别与电荷泵电容Ci的两端连接，单刀双掷开关S3和S4的切换端口一端分别与直流稳压源E的两端连接，另一端分别与高压运放A1和A2的反相端连接，通过单刀双掷开关S3和S4的同步切换，分别为电荷泵电容Ci充电和放电；所述压电陶瓷Cp1的正极与高压运放A1的反相端连接，负极与高压运放A1的输出端连接；所述压电陶瓷Cp2的正极与高压运放A2的反相端连接，负极与高压运放A2的输出端连接；所述高压运放A1和A2的同相端接地。2.一种压电陶瓷差动电荷泵控制方法，其特征在于：采用权利要求1所述的一种压电陶瓷差动电荷泵驱动电路，该方法包括以下步骤：步骤一、所述单刀双掷开关S1和S2同步切换与电荷泵电容Ci的连接，直流稳压源E为电荷泵电容Ci提供正参考电压+E；步骤二、所述单刀双掷开关S3和S4同步切换与直流稳压源E连接，直流稳压源E为电荷泵电容Ci的两端充电，分别注入正电荷+ΔQ和负电荷
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ΔQ，ΔQ表示为：ΔQ＝E
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Ci
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(1)；步骤三、所述单刀双掷开关S3和S4同步切换与高压运放A1和A2的反相...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘成亮，蒋衡，夏豪杰，程征泰，朱琦，李维诗，张进，赵会宁，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：