專利名稱：一種驅(qū)動電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷微位移器的驅(qū)動技術(shù)，具體地說是一種針對壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷驅(qū)動而設(shè)計的電源。
隨著壓電陶瓷和電致伸縮微位移器件的應(yīng)用不斷擴大，對壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷進行驅(qū)動的電源研究也得到了重視，因為壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷驅(qū)動電源的靜態(tài)和動態(tài)特性直接影響到壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷的使用性能。目前，國內(nèi)外主要采用直流變換式驅(qū)動電源和直流放大式驅(qū)動電源，盡管后一種電源較直流變換式驅(qū)動電源有較高的頻響范圍，但要使電源能在很寬的輸出電壓范圍(0至500伏或0至300伏)內(nèi)正常工作，必須保證中間放大級的集電極偏置電阻Rc中有合適的偏置電流流過，由于供電電壓Uc較高，使Rc發(fā)熱，因而使得電壓輸出值漂移、長期穩(wěn)定性差。另一方面后級驅(qū)動采用三極管進行功率放大，由于三極管輸出電阻較大，輸入內(nèi)阻較小，盡管空載時可達到很高的頻率，但壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷在電學(xué)上等效為電容(國產(chǎn)WTDS型電致伸縮微位移器的電容量一般在2uF到6uF)，這樣會使電源的響應(yīng)頻率下降，影響了電致伸縮微位移器件的動態(tài)性能。目前國內(nèi)許多單位采用這一原理研制的壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷驅(qū)動電源的頻響最高達到200HZ。因此，壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷驅(qū)動電源是目前壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷微位移器應(yīng)用中的關(guān)鍵問題。
本實用新型的目的在于解決目前壓電陶瓷驅(qū)動電源和電致伸縮陶瓷驅(qū)動電源存在的發(fā)熱、穩(wěn)定性差和頻響低的問題，滿足壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷機構(gòu)向高精度、高頻響方向發(fā)展的需要。
下面結(jié)合

圖1介紹本實用新型的結(jié)構(gòu)本實用新型主要由光電耦合器、數(shù)／模轉(zhuǎn)換器、運算放大器、過壓保護電路及計算機接口和有源放電回路、壓電陶瓷組成。光電耦合器與數(shù)／模轉(zhuǎn)換器相連，數(shù)／模轉(zhuǎn)換器輸出一信號給運算放大器，運算放大器輸出信號驅(qū)動場效應(yīng)管VMOS1。本實用新型的要點是將計算機輸出或手動控制的數(shù)字信號通過光電耦合器，由數(shù)／模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成控制模擬電壓信號Vi，運算放大器將該信號Vi與輸出電壓Vo經(jīng)分壓電阻R1和R2得到的電壓進行比較后驅(qū)動場效應(yīng)管VMOS1，得到所需的輸出電壓Vo，且Vo＝(1＋ (R2)/(R1) )Vi。在本實用新型中將電壓輸出端V0作為數(shù)／模轉(zhuǎn)換器和運算放大器的地，即浮地，電壓輸出端V0與有源放電回路和場效應(yīng)管VMOS1源極相連，同時也與數(shù)／模轉(zhuǎn)換器的地、與給運算放大器供電的正負電源的地、與光電耦合器輸出端的地相接，并且還與采樣電阻R1和壓電陶瓷相接。有源放電回路由光電耦合器和放電電阻R3及場效應(yīng)管VMOS2組成，R3阻值在100～500歐姆，采樣電阻R1和R2的比值為149。本實用新型與目前常用的直流放大電路比較，取消了中間級放大電路，對功率級直接驅(qū)動，因此不存在中間級發(fā)熱的問題，使電源具有很好的長期穩(wěn)定性。
采用場效應(yīng)管進行功率放大，由于場效應(yīng)管的輸入內(nèi)阻很高、輸出電阻低，因此，該電源驅(qū)動壓電陶瓷和電致伸縮微位移器時可達到很高的響應(yīng)頻率。
具有有源放電回路，減少了壓電陶瓷和電致伸縮位移器的放電時間。
本實用新型采用浮動直流放大式原理設(shè)計的電源，具有精度高、穩(wěn)定性好、驅(qū)動能力強、頻率響應(yīng)高的特點，可用于壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷的驅(qū)動。
圖1為本實用新型電路原理圖實施例由TLP521－4型光電耦合器與AD7541型數(shù)／模轉(zhuǎn)換器相連，經(jīng)過OP－07型運算放大器對輸入與輸出信號比較后驅(qū)動場效應(yīng)管VMOS1，VMOS1串接在過壓保護電路中，手動／程序切換開關(guān)分別與計算機接口和手動控制開關(guān)相連，手動／程序切換開關(guān)與光電耦合器相接。有源放電回路中的光電耦合器采用6N137型，電壓輸出端V0與有源放電回路和場效應(yīng)管VMOS1源極相連，同時也與數(shù)／模轉(zhuǎn)換器的地、與給運算放大器供電的正負電源的地、與光電耦合器輸出端的地相接，并且還與采樣電阻R1和壓電陶瓷相接。有源放電回路由光電耦合器和放電電阻R3及場效應(yīng)管VMOS2組成，R3阻值在100～500歐姆，采樣電阻R1和R2的比值為149。
權(quán)利要求1.一種驅(qū)動電源，包括光電耦合器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及計算機接口電路和過壓保護電路，其特征在于電壓輸出端V0與有源放電回路和場效應(yīng)管源極相連，同時也與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的地、與給運算放大器供電的正負電源的地、與光電耦合器輸出端的地相接，并且還與采樣電阻R1和壓電陶瓷相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于有源放電回路由光電耦合器和放電電阻R3及場效應(yīng)管2組成。
專利摘要本實用新型采用浮動直流放大原理設(shè)計的電源，是主要針對壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷進行驅(qū)動的電源，在電路中將電壓輸出端作為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和運算放大器的地，具有無發(fā)熱、精度高、驅(qū)動能力強、可對壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷微位移器進行精密驅(qū)動。其技術(shù)指標如下電壓輸出范圍為0至500伏，長期穩(wěn)定性為8小時電壓漂移小于萬分之一，驅(qū)動電容量為2微法的壓電陶瓷或電致伸縮陶瓷負載，響應(yīng)頻率高于1kHz。
文檔編號H02N2/00GK2182490SQ9420036
公開日1994年11月9日 申請日期1994年1月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月4日
發(fā)明者蔡鶴皋, 孫立寧, 安輝 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)