專利名稱：一種驅(qū)動(dòng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷微位移器的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，具體地說是一種針對(duì)壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷驅(qū)動(dòng)而設(shè)計(jì)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(kuò)大，對(duì)壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電源研究也得到了重視，因?yàn)閴弘娞沾珊碗娭律炜s陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的靜態(tài)和動(dòng)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(guó)內(nèi)外主要采用直流變換式驅(qū)動(dòng)電源和直流放大式驅(qū)動(dòng)電源，盡管后一種電源較直流變換式驅(qū)動(dòng)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(jí)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(zhǎng)期穩(wěn)定性差。另一方面后級(jí)驅(qū)動(dòng)采用三極管進(jìn)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(shí)可達(dá)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(guó)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(huì)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(dòng)態(tài)性能。目前國(guó)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(dòng)電源的頻響最高達(dá)到200HZ。因此，壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷驅(qū)動(dòng)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(shí)用新型的目的在于解決目前壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源和電致伸縮陶瓷驅(qū)動(dòng)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(jī)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(shí)用新型的結(jié)構(gòu)本實(shí)用新型主要由光電耦合器、數(shù)／模轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器、過壓保護(hù)電路及計(jì)算機(jī)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(hào)給運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管VMOS1。本實(shí)用新型的要點(diǎn)是將計(jì)算機(jī)輸出或手動(dòng)控制的數(shù)字信號(hào)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(hào)Vi，運(yùn)算放大器將該信號(hào)Vi與輸出電壓Vo經(jīng)分壓電阻R1和R2得到的電壓進(jìn)行比較后驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管VMOS1，得到所需的輸出電壓Vo，且Vo＝(1＋ (R2)/(R1) )Vi。在本實(shí)用新型中將電壓輸出端V0作為數(shù)／模轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器的地，即浮地，電壓輸出端V0與有源放電回路和場(chǎng)效應(yīng)管VMOS1源極相連，同時(shí)也與數(shù)／模轉(zhuǎn)換器的地、與給運(yùn)算放大器供電的正負(fù)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(chǎng)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(shí)用新型與目前常用的直流放大電路比較，取消了中間級(jí)放大電路，對(duì)功率級(jí)直接驅(qū)動(dòng)，因此不存在中間級(jí)發(fā)熱的問題，使電源具有很好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
采用場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行功率放大，由于場(chǎng)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(dòng)壓電陶瓷和電致伸縮微位移器時(shí)可達(dá)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(shí)間。
本實(shí)用新型采用浮動(dòng)直流放大式原理設(shè)計(jì)的電源，具有精度高、穩(wěn)定性好、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、頻率響應(yīng)高的特點(diǎn)，可用于壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷的驅(qū)動(dòng)。
圖1為本實(shí)用新型電路原理圖實(shí)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(yùn)算放大器對(duì)輸入與輸出信號(hào)比較后驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管VMOS1，VMOS1串接在過壓保護(hù)電路中，手動(dòng)／程序切換開關(guān)分別與計(jì)算機(jī)接口和手動(dòng)控制開關(guān)相連，手動(dòng)／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(chǎng)效應(yīng)管VMOS1源極相連，同時(shí)也與數(shù)／模轉(zhuǎn)換器的地、與給運(yùn)算放大器供電的正負(fù)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(chǎng)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(dòng)電源，包括光電耦合器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及計(jì)算機(jī)接口電路和過壓保護(hù)電路，其特征在于電壓輸出端V0與有源放電回路和場(chǎng)效應(yīng)管源極相連，同時(shí)也與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的地、與給運(yùn)算放大器供電的正負(fù)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(chǎng)效應(yīng)管2組成。
專利摘要本實(shí)用新型采用浮動(dòng)直流放大原理設(shè)計(jì)的電源，是主要針對(duì)壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電源，在電路中將電壓輸出端作為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器的地，具有無發(fā)熱、精度高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、可對(duì)壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷微位移器進(jìn)行精密驅(qū)動(dòng)。其技術(shù)指標(biāo)如下電壓輸出范圍為0至500伏，長(zhǎng)期穩(wěn)定性為8小時(shí)電壓漂移小于萬分之一，驅(qū)動(dòng)電容量為2微法的壓電陶瓷或電致伸縮陶瓷負(fù)載，響應(yīng)頻率高于1kHz。
文檔編號(hào)H02N2/00GK2182490SQ9420036
公開日1994年11月9日 申請(qǐng)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(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)