压电陶瓷驱动电源的研究
压电陶瓷驱动电源的研究
②直流放大式驱动电源原理图如图2所示： 特点： 输出纹波小、频 响范围较宽等优 点； 使用分立器件构 成高压放大器时 得注意输出电式驱动电源原理图
针对分立元件构成高压运放所存在的问题，专家学者提出了 各种解决方案： 文献【1】采用恒流源代替三极管基极电阻，有效降低了 输出电压的纹波； 文献【2】采用超前电容补偿和引入补偿电阻来消除驱动 容性负载产生的自激现象； 文献【3】利用集成高压运放PA85配合少量外围器件，有 效解决了电压非线性问题，提高了频响，减小了自激。
电荷控制型驱动电源
电荷控制型驱动电源可以明显地改善压电陶瓷的迟滞和蠕变； 但由于压电陶瓷的内阻高，充电电流小，响应时间长，更适 合于静态或对频响要求不高的场合。 文献【4】采用集成元件代替分立元件，恒流源驱动，获 得了良好的动态性能。 文献【5】提出的带补偿性质的电流源可以使迟滞和蠕变 都降至1.5%,非常适合于静态定位。 文献【6】提出一种附加电极板电荷反馈控制方法,其位移 与诱导电荷间的迟滞仅为1.7%
电流驱动方式却因电路中各种漏电流的存在很难达到静态 稳定。
参考文献
[1] 冯晓光,赵万生,栗岩,等.减小压电陶瓷驱动电源纹波的 一种有效方法.哈尔滨工业大学学报, 1997, 19(1): 35-38. [2] 赵建伟,孙徐仁,田蔚.低频压电陶瓷驱动器驱动电源研制. 压电与声光, 2002, 24(2): 107-110. [3] 李福良.基于PA85的新型压电陶瓷驱动电源.压电与声光, 2005,27(4): 392-394. [4]吴一辉,杨宜民,王立鼎.压电定位元件的非线性及其线性化 控制原理.功能材料与器件学报, 1996, 2(3): 166-171. [5]RONKANEN P,KALLIO P. Current control of piezoelectric actuatorwith power loss compensation. Proceedings of the 2002 IEEE/RSJ,2002: 1948-1952. [6]FURUTANIK,URUSHIBATAM.Displacementcontrolofpiezoel ectric elementby feedback of induced charge.Nanotechnology,
基于buck电路的高压压电陶瓷驱动电源设计
基于buck电路的高压压电陶瓷驱动电源设计1. 引言1.1 概述本文旨在设计一种基于buck电路的高压压电陶瓷驱动电源，以满足相关应用领域中对高压输出和快速响应的需求。
传统的压电陶瓷驱动电源往往无法提供足够的输出电压，并且响应时间较慢，限制了其在某些场合中的应用。
因此，通过设计一种新型的驱动电源，能够改善这些问题并提升系统性能。
1.2 研究背景随着科技的不断进步和社会对精密控制的需求增加，压电陶瓷作为一种重要的功能材料被广泛应用于多个领域，包括精密仪器、自动控制系统以及医疗设备等。
然而，在实际应用中，由于传统驱动电源存在输出电压不稳定和响应时间较慢等问题，造成了一些限制。
因此，针对这些问题，本文将根据buck电路原理和相关控制策略进行设计，并结合仿真与实验验证来验证所提出方案的有效性。
1.3 目的和意义本文旨在设计一种高压压电陶瓷驱动电源，以提供稳定的输出电压和快速的响应时间。
通过分析buck电路原理、关键元件以及控制策略，选取适当的参数，并考虑保护措施和稳定性问题，从而实现优化设计。
该高压驱动电源的成功设计将具有重要意义。
首先，它将为现有传统驱动电源的不足提供解决方案，并有效改善输出电压不稳定和响应时间较慢等问题。
其次，在精密仪器、自动控制系统以及医疗设备等领域中的应用将得到推广和发展。
最后，本研究也可以为其他相关领域提供借鉴和参考价值。
总之，通过本文对基于buck电路的高压压电陶瓷驱动电源进行设计与研究，旨在寻求一种创新解决方案来满足对高压输出和快速响应需求的需求，并促进相关领域技术的发展与进步。
2. Buck电路原理：2.1 工作原理：Buck电路，也称为降压转换器，是一种常见的DC-DC转换器设计。
它基于一个开关管、电感和用于滤波的输出电容组成。
Buck电路通过周期性地打开和关闭开关管，将输入电源的直流电压转换为所需输出电压的平均值。
在工作过程中，当开关管关闭时，通过电感储存的能量继续供应给输出端负载。
基于转轨驱动的压电陶瓷驱动电源的开题报告
基于转轨驱动的压电陶瓷驱动电源的开题报告一、选题的背景和意义压电陶瓷是一种具有压电效应的材料，能够将机械能转化为电能或者将电能转化为机械能。
在工业、医疗等领域广泛应用，如超声波探伤、声波清洗、精密定位等。
而压电陶瓷的驱动电源也是其应用的重要组成部分，传统的驱动电源多采用线性变压器、开关电源等方式，体积庞大、效率低下，不能满足某些特殊场合的需求，因此研究基于转轨驱动的压电陶瓷驱动电源具有重要意义。
二、选题的研究现状和发展趋势目前国内外已经有一些研究基于转轨驱动的压电陶瓷驱动电源，其中以DC-DC转换器为核心的驱动电路相对成熟，其工作原理是通过电路中的电感和电容实现电能的存储和转移。
此外，也有部分学者通过其他方式实现基于转轨驱动的压电陶瓷驱动电源，如使用多电平换流器等方法。
未来发展趋势是将其与微机电系统、机器人等结合，进一步提升驱动精度、响应速度等性能。
三、选题的研究内容和方法本论文将以DC-DC转换器为核心，以针对压电陶瓷的特性设计驱动电路，通过理论分析、仿真验证和实验研究三个方面，探究基于转轨驱动的压电陶瓷驱动电源的性能优化、控制策略等问题，具体研究内容包括：1. 压电陶瓷的特性介绍、DC-DC转换器相关知识的梳理；2. 基于转轨驱动的压电陶瓷驱动电源的电路设计和仿真模拟；3. 不同压电陶瓷驱动电源控制策略的分析和比较；4. 实验验证和性能评估。
四、选题的预期成果本论文将探究基于转轨驱动的压电陶瓷驱动电源的优化方法和控制策略，实现其性能的提升和应用的拓展。
预期成果包括：1. 基于转轨驱动的压电陶瓷驱动电源的拓扑结构优化方案；2. 适用于不同压电陶瓷的驱动电源控制策略；3. 实验数据和性能评估报告。
五、论文的进度计划第一季度：完成文献调研，明确研究方向和设计思路。
第二季度：设计和仿真转换器电路，进行仿真分析。
第三季度：开展实验验证，获得实验数据，并进行数据分析和初步结论。
第四季度：完成论文撰写和修改，准备答辩材料。
压电陶瓷动态驱动电源研究
２ ２ 驱 动 电源 电路 设 计 ．
收 稿 日期 ：０ ９０－２ ２ ０ －４２ ＊通 讯 作 者 ：ｅｌｓ ｘ ． ｄ ． ｎ ａｏｕ＠ ｍｕ ｅ ｕ ｃ
２ 误 差 放大 式 驱 动 电源 ［ ． 一 般 由误 差 放 大 器 ） ７ 它 ］ 和功 率放 大器 两 部分组 成 ， 直接 从输 出电压 取得 反馈 ，
图 １ 动态驱动电源原理框 图
Ｆｉ ． Ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｄ ａ ｒ ｍ ｆｔ ｅｄ ｉｉ ｇ ｐ ｗｅ ｇ １ ｒｎ ｉ ｌ ｉｇ ａ ｏ ｈ ｒｖ ｎ ｏ ｒ
压 电 陶 瓷 动 态 驱 动 电 源 研 究
黄 征 ， 文 莺 ， 建 寰 杨 张
（ 门 大学 物 理 与 机 电工 程 学 院 ， 建 厦 门 ３ １０ ） 厦 福 ６ ０ ５
摘 要 ： 用分立元件设计了一种基于 电压控 制型的可动态应用 压电陶瓷驱动 电源． 采 该驱动电源 由高压放大 电路 、 功率 放
流／ 电荷控 制型 两 种Ｌ ］ 电压 控 制 型 是 比较 成 熟 的驱 ２ ．
性较差 ， 电路实 现 也较 复杂 ．
２ 可 动 态 应 用 驱 动 电源 设 计
２ １ 驱 动 电源 整 体 设 计 ．
针 对 Ｐ Ｔ执行 器呈 强容 性负 载 的特性 ， 文 研究 Ｚ 本 了基 于线性 直 流 放 大方 式 的 Ｐ Ｔ 执 行 器 的 驱 所示 ．
图 ２ Ｐ Ｔ驱 动 电源 的实 现 电路 图 ， 用分 立 元 为 Ｚ 采 件 搭建 高压 功率 放 大 电路 ， 图 中可 以看 出整 个 电 路 从
《面向压电致动器的压电陶瓷驱动电源研究》
《面向压电致动器的压电陶瓷驱动电源研究》一、引言随着科技的不断进步，压电致动器在精密制造、微纳操作、生物医学等领域的应用越来越广泛。
压电陶瓷作为压电致动器的核心元件，其驱动电源的性能直接影响到致动器的性能。
因此，研究面向压电致动器的压电陶瓷驱动电源，对于提高致动器的性能、拓宽其应用领域具有重要意义。
二、压电陶瓷与压电致动器概述压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，当受到外力作用时，其内部正负电荷中心会发生相对位移，从而产生电势差。
这种材料被广泛应用于制作压电致动器。
压电致动器是一种利用压电效应实现机械运动的装置，具有响应速度快、精度高、能耗低等优点。
三、压电陶瓷驱动电源的研究现状目前，针对压电陶瓷的驱动电源研究主要集中在提高输出性能、降低能耗、增强稳定性等方面。
然而，现有的驱动电源仍存在一些问题，如输出电压范围有限、难以满足高精度要求等。
因此，需要进一步研究高性能的压电陶瓷驱动电源。
四、面向压电致动器的压电陶瓷驱动电源设计（一）总体设计思路为满足压电致动器的高性能要求，设计一款高性能的压电陶瓷驱动电源。
该电源应具有宽范围输出电压、高精度控制、低能耗等特点。
（二）关键技术分析1. 高精度控制技术：采用高精度的ADC和DAC芯片，实现电压的精确控制和测量。
同时，采用先进的控制算法，如PID控制、模糊控制等，提高系统的稳定性和响应速度。
2. 宽范围输出电压技术：通过设计多级放大电路和DC-DC 转换电路，实现宽范围的输出电压。
同时，采用自适应调整技术，根据实际需要自动调整输出电压。
3. 节能技术：通过优化电路设计、采用高效能开关器件等措施，降低电源的能耗。
同时，在保证性能的前提下，尽量减小电源的体积和重量。
（三）实现方法与步骤1. 制定详细的设计方案和参数要求。
2. 选择合适的芯片和元器件，进行电路设计。
3. 完成电路板的制作和组装。
4. 进行电路调试和性能测试。
5. 对系统进行优化和改进，直至满足设计要求。
压电陶瓷冲击驱动电源的设计
Ｄ极和 Ｓ 极会导通。这种 电路结构相当于在 Ｉ Ｒ Ｖ ） ６ ４ ０ 场 效应 管的 Ｓ 极 和 Ｄ极 之 间实 现 了一 个 高速 电 子开 关 ， 电 子开关 的导 通时 间小 于 ６ ０ ｎ ｓ 。在 电路 中并联两 个或 两个 以上的 Ｉ Ｒ Ｆ ９ ６ ４ ０ 场效应管 ， 就可 以使 导通速度和压电陶 瓷充电速度进一步提高。冲击电源中有压 电陶瓷放电电 路， 可 以在 冲击实 验结束 后将 压 电 陶瓷 驱 动 电压 降为 ０ ， 放 电结束后 可 以进行 重 复性 实 验 。Ｓ １ 是 可 以 自复位 的 开关 ， 与之有 相 同功能 的光耦 导 通 电路 也 有 冲 放 电互 锁
这样 场效应 管 Ｉ 肿 ６ ４ ０的 Ｇ极 和 Ｓ极 会 导通 ， ６ ０ ｎ ｓ 之 内
度传感器的输出电压信号， 得到这种压电陶瓷的冲击特性 曲线 。加速度传 感器量 程为 １ ０ ０ ３ ０ ｇ ， 灵 敏度为 ０ ． ０ ０ ２ ７ ｍ Ｖ ／ ｇ 。 压 电陶瓷 最 大推 力 １ ０ ０ ０ Ｎ ， 最大位移量 １ ０ ｕ ｍ， 等 效 电容为 ０ ． ９ ｐ ． ｖ 。测试装置中， 加速度计固定在盖板上。拧紧螺钉后， 盖板 为压 电陶瓷提供恒定的预紧力 。
电陶 瓷的驱 动 电压 由 ０快 速 提 升 到 １ ６ ５ Ｖ。Ｐ Ｔ Ｂ Ｓ ２ ０ ０ ／ ８＊
０ ． １ ｕ Ｆ ３ ３ ０ ｏ ｕ Ｆ ， Ｒ３
ｕ —Ｒ ４ 图 ２ 压 电 陶瓷 冲 击 电 源 电 路
４ 压 电陶瓷 冲击 电源特 性
８ ／ １ ０型压 电陶瓷 等效 电容 为 ０ ． ９ ｔ Ｗ， 因此 充 电电 流越 大 ，
导通 时间小 于 ６ ０ ｎ ｓ ， 最 大 持 续 导 通 电流 可 以 达 到 １ １ Ａ 。 Ｉ Ｒ Ｆ ９ ６ ４ ０是 Ｐ型 场 效 应管 ， 为 实 现高 速 电子 开 关 功 能 设 计 了分 压 电阻 导通 电路 。 当 Ｒ １和 Ｒ ２串联 电路 被 自复 位开关 或光 耦 开关 电路 联 通 后 ， Ｒ １ 两 端 将 分 电压 １ ０ Ｖ，
压电陶瓷执行器的驱动技术研究
压电陶瓷执行器的驱动技术研究一、本文概述Overview of this article随着科技的快速发展，压电陶瓷执行器作为一种重要的驱动元件，在精密控制、振动抑制、传感器等领域的应用日益广泛。
其独特的驱动特性，如快速响应、高精度定位、低能耗等，使得压电陶瓷执行器在现代科技中占据了举足轻重的地位。
然而，如何高效、稳定地驱动压电陶瓷执行器，充分发挥其性能优势，一直是研究人员关注的焦点。
With the rapid development of technology, piezoelectric ceramic actuators, as an important driving component, are increasingly widely used in precision control, vibration suppression, sensors and other fields. Its unique driving characteristics, such as fast response, high-precision positioning, low energy consumption, etc., make piezoelectric ceramic actuators occupy a pivotal position in modern technology. However, how to efficiently and stably drive piezoelectric ceramic actuators and fully leverage their performance advantages has always been a focus of attention forresearchers.本文旨在探讨压电陶瓷执行器的驱动技术，深入分析其驱动原理、驱动电路设计、驱动信号优化以及在实际应用中的性能表现。
压电陶瓷功率驱动电源的研究
18.张庆玲用VHDL 硬件描述语言设计波形发生器 2002(03)
19.迟洁如.杨杰CPLD在程控高频任意波形发生器中的应用 2003(01)
20.刘成尧.王小海.祁才君基于CPLD芯片FLEX6016实现DDS技术的任意波形发生器的研制 2003(04)
2.学位论文王应丽基于DDS的任意波形发生器研究
目前,基于直接数字频率合成 (Direct Digital Frequency Synthesis简称DDS) 技术的任意波形发生器在设计上多采用FPGA结合微处理器芯片的形式。DDS部分功能由FPGA来实现,微处理器芯片用于完成控制功能,这种结构电路复杂,开发周期长,系统的软硬件升级也存在困难。可编程片上系统(SOPC)设计是一个崭新的、富有生机的嵌入式系统设计方向,嵌入式集成化设计正成为电子领域发展的一个重要方向。本文利用SOPC技术研究在单片FPGA上实现任意波形发生器的可行性。
嘲凰际~疏点击圈…一…。页中文本框中的内容,如口,再键入改动值。
页面下方的回按钮,再进行波形选择。
硕十论文&电陶瓷功率驱动电源的研究
选择所需文件,单击“确定一按钮,回到参数设置页面,单击L_二幽按钮
ro■o■■鼍呵
则完成了波形文件的选择。
5.2.2用户自定义波形的程序设计
图5.2.3.1自定义波形子程序流程图
41.M J Flanagan.G A Zinunennan Spur-reduced digital sinusoid synthesis 1995(07)
42.J Vankka Spur reduction techniques in sine output direct digJtal synthesiS 1996
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驱动电源的分类
压电陶瓷驱动电源分为两种：电压型驱动电源和电流型驱动 电源。 电压型驱动电源又分为两种：直流放大式驱动电源和开关式 驱动电源。 ①基于直流变换原理的开关式驱动电源原理图如图1所示： 特点： 功耗小、效率高、体 积小等优点 高频干扰大、输出纹 波大、频响范围窄等 缺点
图 1 开关式驱动电源原理图
1998, 式却因电路中各种漏电流的存在很难达到静态 稳定。
参考文献
[1] 冯晓光,赵万生,栗岩,等.减小压电陶瓷驱动电源纹波的 一种有效方法.哈尔滨工业大学学报, 1997, 19(1): 35-38. [2] 赵建伟,孙徐仁,田蔚.低频压电陶瓷驱动器驱动电源研制. 压电与声光, 2002, 24(2): 107-110. [3] 李福良.基于PA85的新型压电陶瓷驱动电源.压电与声光, 2005,27(4): 392-394. [4]吴一辉,杨宜民,王立鼎.压电定位元件的非线性及其线性化 控制原理.功能材料与器件学报, 1996, 2(3): 166-171. [5]RONKANEN P,KALLIO P. Current control of piezoelectric actuatorwith power loss compensation. Proceedings of the 2002 IEEE/RSJ,2002: 1948-1952. [6]FURUTANIK,URUSHIBATAM.Displacementcontrolofpiezoel ectric elementby feedback of induced charge.Nanotechnology,
压电陶瓷驱动电源的研究
课题的研究意义
随着精密工程与精细工程的迅速发展，亚纳米和纳米级定 位技术和微动伺服技术已成为微机电系统、超精密加工和 生物工程等前言学科的关键技术。
压电陶瓷驱动器系统作为理想的纳米级微位移器件具有体 积小、位移分辨率高、频响高、承载力大、无噪声、不发 热等优点。
但压电陶瓷存在的迟滞蠕变等非线性特性给控制带来了 困难，制约了应用。 驱动电源是引起其迟滞蠕变现象的主要原因之一。
基于电压驱动方式的压电陶瓷驱动电源结构简单,可控性 强,技术比较成熟,但是存在迟滞、蠕变、带宽窄等固有缺点。 为克服这些缺点使控制线性化,需要引入反馈环节,或者添 加控制算法,这增加了控制的复杂程度,降低了可控性。 使用电流驱动方式可以通过控制电荷来线性控制压电陶瓷 位移,简化控制过程,提高开环控制精度,
②直流放大式驱动电源原理图如图2所示： 特点： 输出纹波小、频 响范围较宽等优 点； 使用分立器件构 成高压放大器时 得注意输出电压 的非线性、频响、 自激振动等问题
图 2 直流放大式驱动电源原理图
针对分立元件构成高压运放所存在的问题，专家学者提出了 各种解决方案： 文献【1】采用恒流源代替三极管基极电阻，有效降低了 输出电压的纹波； 文献【2】采用超前电容补偿和引入补偿电阻来消除驱动 容性负载产生的自激现象； 文献【3】利用集成高压运放PA85配合少量外围器件，有 效解决了电压非线性问题，提高了频响，减小了自激。
电荷控制型驱动电源
电荷控制型驱动电源可以明显地改善压电陶瓷的迟滞和蠕变； 但由于压电陶瓷的内阻高，充电电流小，响应时间长，更适 合于静态或对频响要求不高的场合。 文献【4】采用集成元件代替分立元件，恒流源驱动，获 得了良好的动态性能。 文献【5】提出的带补偿性质的电流源可以使迟滞和蠕变 都降至1.5%,非常适合于静态定位。 文献【6】提出一种附加电极板电荷反馈控制方法,其位移 与诱导电荷间的迟滞仅为1.7%