[发明专利]压电陶瓷驱动电源及驱动方法

说明书

技术领域

本申请涉及驱动电源技术领域，特别是涉及压电陶瓷驱动电源及驱动方法。

背景技术

随着科学技术的发展和研究领域的不断扩展，纳米定位系统的应用需求越来越广泛，压电陶瓷作为纳米级定位领域的新型材料，具有体积小位移分辨率高、频响高、无噪声、无发热等特点，是一种理想的微位移元件，压电陶瓷驱动电源是压电陶瓷的驱动部分，也是压电陶瓷的核心部分。

通过对现有技术的研究，发明人发现：传统的脉宽调制驱动电源均是基于电压反馈线性控制精度不高，存在迟滞现象。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种压电陶瓷驱动电源及驱动方法，以解决现有的压电陶瓷驱动电源线性控制精度不高、存在迟滞现象的问题，技术方案如下：

一种压电陶瓷驱动电源，包括：脉宽调制PWM驱动模块、输出级电路和反馈闭环电路，其中：

所述PWM驱动模块的第一输入端与所述反馈闭环电路的输出端相连，第二输入端输入有预设的参考电压，所述PWM驱动模块的输出端与所述输出级电路相连，该PWM驱动模块根据所述反馈闭环电路输出的反馈电信号以及所述参考电压之间的差值产生相应的驱动电压信号提供给所述输出级电路；

所述输出级电路将所述PWM驱动模块提供的电压信号进行滤波后驱动压电陶瓷；

所述反馈闭环电路包括：电压反馈闭环电路和电流反馈闭环电路，其中：

所述电压反馈闭环电路连接在所述输出级电路的输出端与所述PWM驱动模块的第一输入端之间，用于采样所述压电陶瓷端的电压信号并反馈给所述PWM驱动模块；

所述电流反馈闭环电路用于采样流过所述压电陶瓷的电流信号，并将电流采样信号与参考电流信号差值电信号反馈给所述PWM驱动模块。

优选的，所述电流反馈闭环电路包括：电流采样电阻、第一电阻、第一电容、第二电阻和第二电容，其中：

所述电流采样电阻串联于所述压电陶瓷和参考地之间，且该电流采样电阻与所述压电陶瓷相连的一端通过依次串联的所述第一电阻和第一电容连接所述PWM驱动模块的第一输入端；

所述第二电容和所述第二电阻依次串联后与所述PWM驱动模块的第一输入端相连，且所述第二电容未与所述第二电阻连接的一端输入有参考电流。

优选的，所述输出级电路包括第三电阻和第一电感，其中，所述第一电感与所述第三电阻串接后连接在所述PWM驱动模块的输出端和压电陶瓷之间。

优选的，所述PWM驱动模块包括：误差积分器、PWM信号产生模块和半桥驱动电路，其中：

所述误差积分器的反相输入端为所述PWM驱动模块的第一输入端，同相输入端为所述PWM驱动模块的第二输入端，输出端与所述PWM信号产生模块的输入端相连，所述误差积分器的反相输入端与输出端之间连接相位补偿网络，该相位补偿网络包括串联的第四电阻和第三电容；

所述PWM信号产生模块的输出端与所述半桥驱动电路的控制端相连，所述PWM信号产生模块产生的PWM信号用于驱动所述半桥驱动电路；

所述半桥驱动电路的输出端作为所述PWM驱动模块的输出端与所述输出级电路的输入端相连，该半桥驱动电路用于产生驱动所述压电陶瓷的电压信号。

优选的，所述半桥驱动电路包括：第一金氧半导体场效应晶体管MOS管和第二MOS管，其中：

所述第一MOS管的栅极与所述PWM信号产生模块的输出端相连，漏极输入有直流电源，源极与所述第二MOS管的源极相连，所述第一MOS管的源极与漏极之间连接有第一二极管，且该第一二极管的阳极与所述第一MOS管的源极相连，阴极与所述第一MOS管的漏极相连；

所述第二MOS管的栅极通过反相器与所述PWM信号产生模块的输出端相连，且所述反相器的输入端与所述PWM信号产生模块的输出端相连，反相器的输出端与所述第二MOS管的栅极相连，第二MOS管的源极连接参考地端，且该第二MOS管的源极与漏极之间连接第二二极管，且第二二极管的阳极与所述第二MOS管的源极相连，阴极与所述第二MOS管的漏极相连。

优选的，还包括：能量回收电路，该能量回收电路包括：储能电感、第一开关、第二开关、第三二极管、第四二极管，其中：

所述第一开关与所述第二开关串联连接于所述PWM驱动模块的输出端与参考地端之间；

所述第三二极管与所述第四二极管反并联后与所述储能电感串联构成一串联支路，该串联支路的一端与所述压电陶瓷相连，另一端与所述第一开关与第二开关的公共端相连。