朱　婷

(武汉理工大学 机电工程学院,湖北 武汉　430070)



一种压电陶瓷微位移器驱动电源研究

朱婷

(武汉理工大学 机电工程学院,湖北 武汉430070)

摘要在研究压电陶瓷微位移器的基础上,针对压电陶瓷的驱动特点和要求,设计了一种驱动电源。以单片机Atmega128和高压运算放大器PA78为核心器件,以及相关电路构成电压控制型驱动电源。介绍了主要模块电路的功能和实现,并对驱动电源进行测试实验。驱动电源可输出0～300 V连续电压,分辨率可达10 mV、静态纹波<5 mV。结果表明该电源具有线性度高、稳定性好、分辨率高等优点。

关键词压电陶瓷微位移器;驱动电源;AVR;高压驱动

压电陶瓷是一种具有压电特性的电子陶瓷材料,利用其逆压电效应可被做成微位移器。由于其体积小、推力大、响应快、分辨率高等优点,被广泛应用于精密测量、纳米技术、机器人、微电子等领域[1-4]。压电陶瓷微位移器的有效工作离不开性能优良的驱动电源,因此需要研究设计具有良好性能的驱动电源;压电陶瓷微位移器的驱动方式可分为电流控制型和电压控制型[5-6],各驱动方式有其各自的优点和应用。本文设计的驱动电源基于电压控制型,对输出电压要求为:0～300 V连续可调,分辨率<10 mV,静态纹波<5 mV。

1压电陶瓷微位移器驱动电源的组成

驱动电源总体框图如1图所示。主要由计算机、微处理器控制电路、D/A模块、滤波电路、放大电路和直流稳压电源模块组成。

图1　驱动电源总体框图

计算机通过串口与微处理器通信,对其发出指令电压;微处理器接收计算机的指令并控制D/A模块实现0～5 V连续可调电压输出;D/A模块输出的电压经滤波、放大等处理,输出计算机要求的稳定电压;直流稳压模块给各模块电路提供所需电源电压。……