[发明专利]一种高压高精度大电流压电陶瓷恒流驱动电路

说明书

一种高压高精度大电流压电陶瓷恒流驱动电路，它包括：DSPIC30F5013控制电路(101)、光电隔离电路Ⅰ(102)、高速高精度DA转换电路Ⅰ(103)、OPA548功率放电路Ⅰ(104)、压电陶瓷充电驱动电源+VCC(105)、MOSFET功率管T1(106)、光电隔离电路Ⅱ(107)、高速高精度DA转换电路Ⅱ(108)、OPA548功率放电路Ⅱ(109)、MOSFET功率管T2(110)、压电陶瓷放电驱动电源‑VEE(111)、电流传感器(112)、压电陶瓷(113)、压分压电阻R1(114)、取样电阻R2(115)、电流信号调理电路(116)和电压信号调理电路(117)；本发明所述的高压高精度大电流压电陶瓷恒流驱动电路，结构科学，工艺性好，具有广阔推广应用价值。

技术领域

本发明提供一种高压高精度大电流压电陶瓷恒流驱动电路，特别是一种用于驱动压电陶瓷微位移器的高压高精度恒流驱动电路，属于特种电源技术领域。

背景技术

利用压电陶瓷的逆压电效应可以制成微位移执行器件，具有分辨率高、体积小、响应快、推力大等优点，广泛应用于微位移输出装置、阀控制、力发生装置、机器人、冲击电机、光学扫描等重要领域。随着压电陶瓷的广泛应用及高精度定位需求的增加，对压电陶瓷驱动电源也提出了较高要求。目前，压电陶瓷驱动器大都采用高压运放对压电陶瓷控制电压进行电压幅值和功率放大，高压运放的输出直接驱动压电陶瓷，具有压电陶瓷电压控制精度高的优点。但是，受自身耗散功率的限制，高压运放的输出功率有限，且最高工作电压由高压运放本身决定，无法灵活调整。

压电陶瓷可近似等效为电容，因此采用恒流源驱动可以实现压电陶瓷的线性充放电，充放电时间、电压可控制好，且电路结构简单，稳定性好。但是，目前常见的恒流源驱动电源输出电流都比较小，电压也比较低。对于具有较高机械性能，如叠堆型的压电致动器，由于其电容值很大(微法级)，为获得高的频率响应，驱动电源必须能够提供很大的瞬时充放电电流和高驱动电压，而现有基于恒流源的驱动电源已很难满足这样的要求。

发明内容

1、发明目的：针对具有高机械性能、大电容值的压电陶瓷，采用小电流恒流电源进行驱动时存在动态响应速度慢等问题，本发明基于DSP数字处理、光电隔离、高精度数模转换、功率放大、MOSFET恒流放大，数字闭环控制等技术，提供了一种高压高精度大电流压电陶瓷恒流驱动电路，不仅可以输出十几安培的大电流，大大提高了系统的动态响应特性，而且输出电压根据选择的MOSFET功率管耐压值可以高达几百伏甚至上千伏，同时通过电流和电压数字闭环反馈调节还实现了压电陶瓷充放电电流和电压的高精度控制。

所述的“MOSFET”，是指：金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)；

2、技术方案：本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

基于上述目的，本发明提供了一种高压高精度大电流压电陶瓷恒流驱动电路，包括：DSPIC30F5013控制电路(101)、光电隔离电路Ⅰ(102)、高速高精度DA转换电路Ⅰ(103)、OPA548功率放电路Ⅰ(104)、压电陶瓷充电驱动电源+VCC(105)、MOSFET功率管T1(106)、光电隔离电路Ⅱ(107)、高速高精度DA转换电路Ⅱ(108)、OPA548功率放电路Ⅱ(109)、MOSFET功率管22(110)、压电陶瓷放电驱动电源-VEE(111)、电流传感器(112)、压电陶瓷(113)、压分压电阻R1(114)、取样电阻R2(115)、电流信号调理电路(116)和电压信号调理电路(117)；

所述的“DSPIC30F5013”，是指：数字处理控制器集成电路的型号，是一种16位的单片机控制器；

所述的“DA”，是指：数字信号(Digital)转换成模拟信号(Analog)，简写为DA；

所述的“OPA548”，是指：一种集成功率放大器的型号；