[发明专利]级联式功率放大压电陶瓷驱动电源

说明书

本发明公开了一种级联式功率放大压电陶瓷驱动电源，包括稳压电源模块、控制信号发生模块、线性放大电路模块、功率放大模块和负载模块；控制信号发生模块的输入端接输入信号，控制信号发生模块的输出端与线性放大电路模块的同相输入端连接，线性放大电路模块输出电压经过功率放大模块进行功率放大，输出电压驱动负载模块，负载模块的输出端与地连接；稳压电源模块包括正负低压直流电源、正负高压直流电源；线性放大电路模块包括第一级运放和第二级运放；在第二级运放的添加相位补偿和隔离电阻、反馈电容进行稳定性补偿。本发明是一种高效率、结构简单、大功率、低纹波的驱动电源。

技术领域

本发明涉及驱动电源，特别是一种级联式功率放大压电陶瓷驱动电源。

背景技术

随着精密工程和微细工程的迅速发展，亚微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、微电子、光电子和生物工程等前沿学科的关键技术。压电陶瓷(PZT)具有分辨率高、体积小、输出力大、频响高、不发热和响应速度快等优点，是微位移驱动器的首选驱动元件，压电陶瓷的定位精度及频率响应特性与其驱动电源有直接的关系，而压电陶瓷的电容特性对驱动电源的稳定性和动态特性产生了不利的影响。实际使用中，压电陶瓷等效电容随环境影响及输入电压变化有较大波动，影响驱动电源的稳定性。目前6-DOF精密定位平台已经出现，同时也意味着平台趋势向大行程、大负载方向发展。目前在国内驱动大容性负载的压电叠堆电源少之又少，几乎没有几家公司研发出来且价格昂贵性能低。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种高效率、大功率、低纹波的级联式功率放大压电陶瓷驱动电源。

技术方案：本发明所述的一种级联式功率放大压电陶瓷驱动电源，包括稳压电源模块、控制信号发生模块、线性放大电路模块、功率放大模块和负载模块；

所述控制信号发生模块的输入端接输入信号，控制信号发生模块的输出端与线性放大电路模块的同相输入端连接，线性放大电路模块输出电压经过功率放大模块进行功率放大，输出电压驱动负载模块，负载模块的输出端与地连接；

所述稳压电源模块包括正负低压直流电源、正负高压直流电源；正负低压直流电源为控制信号发生模块和线性放大电路模块供电；正负高压直流电源为线性放大电路模块和功率放大模块供电；

所述线性放大电路模块包括用于减少失调电压降低驱动电源的分辨率并将数模转换的模拟电压信号放大一倍的第一级运放，以及用于将第一级运放模拟电压信号放大并输出的第二级运放；在第二级运放添加相位补偿和隔离电阻、反馈电容进行稳定性补偿，防止自激振荡。

所述控制信号发生模块包括显示屏、键盘、核心处理、数模转换(DAC)操作所需电压、波形型号，由程序转换成二进制通过接口传输至核心处理调用程序，核心处理的输出端连接数模转换的输入端，将调用的程序传输至数模转换并采用一核数模转换，将接收的数字信号转换成模拟电压信号输出。

所述线性放大电路模块由两级运放组成，第一级运放主要减少失调电压降低驱动电源的分辨率并将模拟电压信号放大一倍；

第一级运放的引脚为1至8；

第一级运放的引脚2接电阻R2后接地，引脚2连接电阻R5后分别与电阻R7的第一端、隔离电阻Riso的第一端连接，电阻R7的第二端接第二级运放的引脚1，隔离电阻Riso的第二端接第二级运放的引脚8，电阻R5与电容C5相并联；

第一级运放的引脚3接电阻R1后接入数模转换输出的模拟电压信号；

第一级运放的引脚4接入负低压，引脚4接电容C1正极后接地，电容C1与电容C2相并联；

第一级运放的输出端引脚6接电阻R3后接第二级运放的同相端引脚2，引脚6接二极管D1的阳极后接正低压，引脚6接二极管D2的阴极后接负低压；

第一级运放的引脚7接入正低压，引脚7接电容C3正极后接地，电容C4与电容C3相并联。