[发明专利]基于单电感双电容的超声波电机半桥驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于单电感双电容(简称：LCC)的超声波电机半桥驱动电路，确切地说，它是一种无铁心电机的驱动电路。

背景技术

现有的超声波电机驱动电路，大都使用串联或者并联谐振电路，其谐振频率基本接近于电机的谐振频率。电机在运行时，其二相驱动电路的品质因数会发生变化，这会造成电机的输入电压发生变化。当驱动频率越接近谐振频率，驱动电路的电压增益随品质因数的变化就会越明显，因此电机在运行时也就难以获得较好的动态性能。

使用基于LCC的半桥电路来驱动超声波电机，此电路工作在其几何谐振频率，超声波电机二相驱动输入电压基本不受电机品质因数变化的影响，因此电机在运行时可以获得较好的动态性能。

发明内容

本发明提供了一种基于单电感双电容的超声波电机半桥驱动电路。

本发明是这样实现的：整个电路由半桥电路和二相单电感双电容驱动电路组成，其中一相单电感双电容驱动电路由开关元件半桥电路场效应管、超声波电机一相串联谐振电容、超声波电机一相串联谐振电感、超声波电机的外部并联电容和超声波电机一相输入并联组成，驱动电路包括超声波电机一相串联谐振电容和超声波电机一相串联谐振电感的串联谐振电路、半桥电路场效应管、超声波电机一相的外部并联电容和超声波电机的一相输入构成并联电路，另一相的电路驱动电路包括半桥电路场效应管、超声波电机另一相串联谐振的电容、超声波电机另一相串联谐振的电感、超声波电机另一相的外部并联电容和电机另一相输入并联组成，驱动电路包括超声波电机另一相串联谐振的电感和超声波电机另一相串联谐振电容构成的串联谐振电路、开关元件半桥电路场效应管、超声波电机另一相的外部并联电容和电机另一相输入组成的并联电路。开关元件半桥电路场效应管、半桥电路场效应管以及场效应管的驱动信号由外部数字信号处理器芯片与相应的驱动芯片产生，开关元件场效应管、变压器、半桥电路电容组成半桥电压变换电路，此外还有电压检测信号、驱动芯片。

本发明中二相LCC半桥驱动电路的组成，二相LCC驱动电路的原理相同。它提供了一种基于LCC的超声波电机半桥驱动电路，能够实现超声波电机二相驱动输入电压基本不受电机品质因数变化的影响。超声波电机是利用压电材料的逆压电效应，实现转子单方向的旋转运动。其LCC驱动电路有电压检测，可对半桥驱动电路的电压进行检测，并可通过脉宽调制对二相LCC驱动电路的电压进行调节，实现二相LCC驱动电压的平衡。

本发明具有结构紧凑简单，根据驱动电路要求可与控制系统一起集成，易调速，低速区平稳无脉动(较一般低速电机诸如步进电机而言)，电机停电后具有摩擦自锁功能，且在高频域振动，能量衰减极快，有极高动态响应特性(机械时间常数在几ms以内)、易实现高精度的速度和位置伺服控制；使用此电路的超声波电机二相驱动输入电压基本不受电机品质因数变化的影响，且二相驱动输入电压基本相等，本发明包括半桥电路和二相LCC驱动电路，此驱动电路结构较简单，可进一步微型化。

附图说明

图1为基于LCC的超声波电机半桥驱动电路图。

在图1中：1为DSP控制器、2为场效应管A、3为场效应管B、4为变压器、5为半桥电路电容A、6为半桥电路电容B、7为二极管A、8为二极管B、9为半桥电路场效应管A、10为半桥电路场效应管B、11为半桥电路场效应管C、12为半桥电路场效应管D、13为场效应管的外部并联电容A、14为场效应管的外部并联电容B、15为场效应管的外部并联电容C、16为场效应管的外部并联电容D、17为场效应管的外部并联二极管A、18为场效应管的外部并联二极管B、19为场效应管的外部并联二极管C、20为场效应管的外部并联二极管D、21为超声波电机的外部并联电容A、22为超声波电机的外部并联电容B、23超声波电机一相串联谐振电容、24为超声波电机一相串联谐振电感、25为超声波电机另一相串联谐振的电感、26为超声波电机另一相串联谐振的电容、27为电机接入点A、28为电机接入点B，29为驱动芯片、30为DSP驱动信号A、31为DSP驱动信号B、32为DSP驱动信号C、33为DSP驱动信号D、34为DSP驱动信号E、35为DSP驱动信号F、36为驱动芯片输出信号A、37为驱动芯片输出信号B、38为驱动芯片输出信号C、39为驱动芯片输出信号D、40为驱动芯片输出信号E、41为驱动芯片输出信号F、42为电压检测信号。

具体实施方式