高动态大功率桥式压电陶瓷驱动电源

压电陶瓷在内燃机燃油喷射,精细电火花加工等高动态应用,对压电陶瓷驱动电源响应频率、输出功率提出更高要求。该文设计并研制了一种新型高动态大功率桥式压电陶瓷驱动电源,采用桥式输出设计,实现了电源转换速率、输出功率均增加1倍,输出带宽达到10kHz。其控制部分采用直接数字频率合成技术(DDS)实现正弦、三角、锯齿和方波的输出。     

一种误差放大式压电陶瓷驱动电源的研制

介绍了压电陶瓷驱动电源的特点,研制了一种改进的误差放大式压电陶瓷驱动电源。该驱动电源采用串联型稳压电路生成直流高压,误差反馈控制电压取自受控压电陶瓷上的电压。通过增加反馈电容与隔离电阻来补偿负载电容带来的系统外部极点。实验证明,在3.13μF负载下该驱动电源输出峰值电流可达700mA,动态响应频率可达1kHz,纹波小于20mV,线性度高,稳定性好,结构简单,造价低。     

压电式点胶机驱动电源研究

为满足压电陶瓷对驱动电源连续可调和快速响应的要求,同时改善传统驱动电源效率低、输出波纹大等缺点,该文采用一种直流逆变原理和电压控制驱动方案,并进行了理论分析和实际的电路实验。结合主功率电路和控制电路,采用交流直流变换、功率转换、整流滤波输出直流电压,结合脉宽调制控制芯片,经采样反馈调节高频逆变器的占空比,从而调节输出电压的大小,采用半桥驱动方式实现负载的驱动。当驱动等效负载电容为6.4μF的压电陶瓷时,在0~1kHz频率范围内实现输出电压0~200V连续可调,波纹电压小于10mV,上升沿的时间只有75μs,能满足点胶机的工作要求。     

一种高速压电陶瓷驱动器驱动电源设计

利用转移和压缩控制信号的方法寻求放大器件最佳线性放大区域,设计出一种高速的压电陶瓷驱动电源。由于电压放大部分不含比较以及反馈成分,减少了容性结构,从而提高了整体响应时间。对小推力叠层型压电陶瓷的实验表明,该驱动电源的响应时间接近1.5μs,最高交流响应频率达500 kHz。     

高精度大功率压电陶瓷驱动关键技术

压电陶瓷驱动电源是压电陶瓷微位移系统中的关键部件。以高压功率放大器PA93为核心,提出了一种新型高精度、大功率压电陶瓷驱动电源,适合驱动大行程、大推力压电陶瓷致动器。重点阐述了电路的设计方案,对复合放大电路进行了特性分析。实验结果表明,该驱动电源具有精度高,输出电压高,电流大,稳定性好的特点。当驱动等效负载电容为24 μF的压电陶瓷时,在0~100 Hz频率范围内实现了0~10 V信号到0~100 V信号的动态放大,输出电压精度优于3×10-5,最大输出电流350 mA。     

压电陶瓷驱动电源对不规则信号动态响应研究

研究了压电陶瓷(PZT)驱动电源对不规则信号的动态响应特性。以正弦信号为输入信号研究了此驱动电源的频率响应特性,当输入信号频率在0~10 kHz范围内时,失真度不超过3.19%;以矩形波信号为输入信号研究了此驱动电源动态响应速度,输出方波的上升和下降时间仅为4.6μs和18.4μs。结果表明,PZT驱动电源对不规则信号具有良好的动态响应特性,响应频带宽,速度快,适用于超高速主动锁模光纤激光器的腔长补偿控制系统。     

宽带变压器在压电陶瓷驱动电源中的应用

受高压功率器件的限制,目前市场上压电陶瓷高压驱动电源较少且价格贵。变压器能够实现电压和电流的变换,合理的设计可使其在较宽的频率范围内保持良好的频率响应特性。该文研究了一种基于音频变压器的压电陶瓷高压驱动电源的实现方式,并进行了相关实验,实现了一种空载时-3 dB带宽达4 Hz~380 kHz、输出电压峰 峰值达600 V的驱动电源,可在20 kHz的频率下满负荷驱动2.5 nF的容性负载。     

一种宽频带压电陶瓷驱动电源补偿方法研究

压电陶瓷驱动电源工作于容性负载时,恰当的环路补偿是电源稳定工作的必要条件。为提高压电陶瓷驱动器的响应速度,同时改善传统补偿方法仅补偿单极点的缺点,在分析传统压电陶瓷驱动电源补偿方法的情况下,该文提出一种高精度宽频带压电陶瓷驱动电源补偿法,实现了对极点频率低及多极点的大容值负载驱动电路的环路补偿。等效电容6.4μF的压电陶瓷为负载时,样机带宽可达5 kHz,上升沿和下降沿时间为200μs,纹波电压小于80 mV。实验结果表明,所提方法具有较优异的带宽及良好的稳定性,可应用于机器人、微位移运动平台及航空航天等压电应用领域。     

压电微流量阀驱动电源的研究

研究了一种低纹波输出的压电陶瓷驱动电源,实现对压电驱动微流量阀的输出微流量的控制.利用单片机控制数字频率合成芯片来产生各种函数信号,研究了高低压稳压电路、小信号放大处理及功率放大电路,控制信号经滤波、放大及稳压等处理后,函数信号形成高压输出,驱动压电陶瓷,对微流量阀阀芯位移进行驱动,从而实现对微流量阀输出微流量的精密控制.通过对该电源输出特性的试验研究,结果表明,该电源具有良好的输入输出线性特性及低纹波特性,其线性度拟合相对误差仅为84 mV,高压输出纹波电压低于10 mV,这对提高微流量阀输出微流量的控制精度具有重要意义.     

一种高压压电陶瓷驱动电源的设计

为了满足压电陶瓷在振动平台微位移测试系统中输出更大范围的微位移及保持更高精度的条件,设计了一种高压大电流、带有直流偏置可连续调频调幅的正弦波输出压电陶瓷驱动电源。该文介绍了该驱动电源的设计方案、关键电路设计、控制系统软件设计及实验测试。该驱动电源以全桥逆变电路、隔离直流-直流抬压电路为核心,采用电压、电流双闭环比例-积分控制正弦脉宽调制(SPWM)波的基波来调节输出电压。通过搭建实验平台,验证了当压电陶瓷电容为5μF时,该驱动电源能实现在5 Hz～1 kHz频响内电压100倍增益放大,输出0～1 000 V的动态正弦电压,最大输出功率达到7 kW。结果表明,设计的压电陶瓷驱动电源具有输出电压高,输出功率大,频率响应快,且减小了电源整机体积和质量。     

适合容性负载的高压大功率放大器

设计了一种适合压电陶瓷等容性负载的双极性可调高压大功率线性放大器,它由简单低廉的低压运算放大器、基于功率场效应管(MOSFET)的功率放大级组成主回路,通过电压负反馈构成闭环控制。对电路中各环节的特性进行了分析,并讨论了放大器的性能。该高压放大器在驱动等效电容为60nF的压电陶瓷时,单端到地输出电压为一600～ 600V,电压增益42dB,大信号带宽800Hz,小信号带宽7kHz,充放电电流可达200mA,静态电流可达1．4mA。实验与分析表明,高压直流放大器采用功率场效应管和电压闭环控制后,可拓展放大器通频带,提高放大器输出能力和长时间稳定性。     

一种压电材料的新型线性高电压驱动器

提出一种压电材料的新型线性高电压驱动器的研制方案,驱动器包括两大部分,即大功率、可对压电作动器进行正负向电压加载的闭环倍压放大式线性高电压驱动器;基于固态继电器的ON/OFF驱动器,内含压电作动器的电压加载控制模块和快速放电控制模块。该驱动器线性输出电压为直流电压(-220～+220V),输出频率可达3kHz。     

四足压电驱动装置的电源设计与研究

压电驱动装置具有纳米级/微米级定位的特性,被广泛应用于精密控制运动平台中,故对压电驱动装置的速度和精度的要求越来越高。根据步进式压电马达驱动原理,结合四足压电驱动装置动力学模型,设计了一种用于新型叠堆结构的四足压电驱动装置的驱动电源。该电源是高电压为±250 V和高频率为1.5 kHz的线性电源,且采用硬件阻抗补偿和信号切换两种策略,进一步解决了容性负载对信号频宽影响的问题,使四足压电驱动装置高精度恒速输出。同时应用硬件在环仿真与测试的方法搭建了实验平台。实验结果表明,在精度为1 nm分辨率的激光干涉仪采集设备中,实现了点对点50.7 nm的四足压电驱动装置的运动测试。     

一种基于虚拟仪器的超声电机通用电源

介绍了一种用于超声电机的多频、宽带、具有自恢复保护电路的通用驱动电源.该电源采用高频高压功率放大器,可输出两路峰-峰值200 V的电压,频率可高达300 kHz;采用LabVIEW虚拟仪器技术,输出频率、幅值、相位都可调的正弦波、方波、三角波等波形;与传感器结合,该电源易于构成控制电路.     

基于微尺度压电振动发电机的微电源设计

为弥补传感器网络传统供电存在的不足,该文设计了一种基于微尺度压电发电机的微电源,其可有效拾取周围环境中的振动能量,从而为低功耗的传感器系统提供电能。该电源由具有微尺度效应的微振动发电机与外部高效的无源峰值监测开关电路集成而得,结合Matlab仿真分析可知,其输出电压可达0.24V;无源峰值监测开关电路能保证压电片间电荷的全部输出,与具有经典接口的微电源相比其输出功率提高了3倍。     

一种压电陶瓷执行器动态驱动电源

针对压电陶瓷执行器呈现强容性负载的特性,该文研究了基于误差放大原理的压电陶瓷执行器动态驱动电源,提出采用高压运算放大器结合准互补对称功率放大电路构成的输出级以提高驱动电源的输出电压范围的方法和采用多组准互补对称功率放大电路构成的输出级并联以提高输出峰值功率的方法。通过对实际电路的测试表明,采用上述方法开发的压电陶瓷执行器动态驱动电源不仅输出功率达270 W,且具有良好的静态性能。     

一种级联型结构的固体开关式高压脉冲电源的研制

针对串级型结构的固体开关式脉冲电源存在的电源可靠性受同步驱动、均压等技术条件影响严重的问题，设计了一种由多个相对独立的低压固体开关式脉冲电源叠加构成的级联型高压脉冲电源。各低压脉冲电源输出端的固体开关均单独采用光纤光电耦合器和专用驱动模块控制，各光纤光电耦合器的输入端由同一PWM脉冲控制。电源的输出指标为：脉冲电压幅值100～3000V，脉冲频率5～40kHz，脉冲占空比5％～40％，脉冲电流幅值25A，额定功率50kW。研制的电源可靠性高，可实现模块化，可通过增减模块单元的数量，满足不同输出电压的需要。     

一种采用频率变换的自供电电源管理电路

 在低频率条件下,采用直接阻抗匹配的原理,设计的压电材料换能器电源管理电路,匹配电感值很大.本文采用频率变换,设计了一种自供电电源管理电路.分析了频率变换的原理.将低频信号变换至较高频率,匹配电感值很小,有利于电路的小型化.该管理电路还可以在宽频带内对于压电换能器实现匹配.实验结果表明,电路实现了频率变换,匹配电感值和电路体积都大大减小.电源管理电路的最大采集功率为181.6mW,能量采集效率可以达到44.8%.当0.47法拉的储能电容电压为1.13V时,该电路最大放电功率可达110mW,放电时间持续620ms,能够驱动无线传感器在一个周期内正常工作.     

An Architectural Comparison and CMOS Implementation of Sixth-Order Cascaded ΣΔ Modulator

A sixth-order cascaded sigma-delta modulator isreported aiming low power data-converter architectures.Behavioral simulation shows that the cascaded (2-1-1-2)architecture is the most robust in terms of noiseperformance and accuracy. A prototype of this architecture was fabricated using a 2 m analogCMOS process. Measured results indicate that the modulator achieved 89 dB (14.8-b) peak in-bandsignal-to-noise ratio (SNR) and 92 dB (15.3-b) dynamicrange (DR) for a 32 kHz bandwidth, at a sampling rate ofonly 1 MHz. The modulator dissipated 79 mW from a±3.3 V supply voltage and only 45 mW from a±2.5 V supply voltage with negligible SNRdeterioration. Process scaling and supply-voltagescaling can thus drastically reduce power dissipationusing this architecture while maintaining high SNR andDR performance.