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高分辨率压电陶瓷驱动电源设计方案

作者:yobo体育app 时间:2022-01-13 00:11
本文摘要:作者:葛川、李朋志、章明晨、闫丰根据压电陶瓷微移位器对驱动电源的市场需求,设计了压电驱动电源系统的方案。该方案进一步说明了电源系统中的数字电路部和模拟电路部,对驱动电源的精度和稳定性进行了分析和改进。 最后对驱动电源的性能进行了实验验证。实验结果表明,该设计方案的电源输入电压噪声高于0.43mV,输入仅次于非线性误差高于0.024%,分辨率平均为1.44mV,需要满足高分辨率微小偏移定位系统中静态定位控制的市场需求。

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作者:葛川、李朋志、章明晨、闫丰根据压电陶瓷微移位器对驱动电源的市场需求,设计了压电驱动电源系统的方案。该方案进一步说明了电源系统中的数字电路部和模拟电路部,对驱动电源的精度和稳定性进行了分析和改进。

最后对驱动电源的性能进行了实验验证。实验结果表明,该设计方案的电源输入电压噪声高于0.43mV,输入仅次于非线性误差高于0.024%,分辨率平均为1.44mV,需要满足高分辨率微小偏移定位系统中静态定位控制的市场需求。

第0章压电陶瓷驱动器(PZT )是微小偏置平台的核心,其主要原理是利用压电陶瓷的逆压电效应产生应力,驱动继续驱动器再次产生微小偏置。压电陶瓷驱动器具有分辨率低、号召频率慢、发动机大、体积小等优点,在航空航天、机器人、微机电系统、仪器加工及生物工程等领域普遍应用。但是,压电陶瓷驱动器的应用适用于必不可少的性能良好的压电陶瓷驱动电源。为了构建纳米级定位的应用,压电陶瓷驱动电源的输入电压必须在一定范围内为倒数固定式,且电压分辨率必须超过毫伏级。

因此,压电陶瓷驱动电源技术成为压电微小偏移台中的重要技术。1压电驱动电源的系统构成1.1压电驱动电源的分类随着压电陶瓷微小偏置定位技术的发展,各种压电陶瓷微小偏置机构专用的驱动电源应运而生。现在的驱动电源形式主要有电荷控制式和直流定标式两种。电荷控制式驱动电源没有零位偏移,低频特性劣化的特征允许其应用。

由于直流定标式驱动电源具有静态性能好、集成度低、结构非常简单等特点,本文的设计原理采用直流定标式压电驱动电源。直流定标式电源的原理如图1右图所示。1.2直流定标式压电驱动电源的系统结构驱动电源电路主要由微处理器、D/A切换电路和线性定标电路组成。

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用微处理器控制D/A,产生高精度、倒数固定式的直流电力(0~10V ),用缩放电路对从D/A输入的直流电力进行线性缩放和功率放大,控制PZT驱动设备的定位平台。在此设计中,LPC2131用作微处理器,用于生成控制信号和波形。使用18位电压输入DA芯片AD5781作为D/A切换电路的主芯片,产生倒数固定式的直流高压信号。

将APEX公司的功率放大器PA78用作功率放大器设备,输入0~100V的高压信号驱动PZT。构建高分辨率压电驱动器的应用,压电驱动电源分辨率的设计指标超过了1mV级。


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