[实用新型]多功能超声波电动机驱动装置

说明书

本实用新型是一种适用于超声波电动机的驱动控制器，属于超声波电动机控制装置制造的技术领域。

超声波电动机(简称USM)是近年来发展起来的一种新型直接驱动电机，其运行时需要一个特殊的专用高频驱动控制器。同时，其本身的技术发展和应用也对驱动控制器提出了更高的要求。

就USM的驱动而言，随着USM的出现，就出现了USM驱动控制器，这包括一些USM生产厂家所生产的USM的附带控制器。这些是控制装置一般都有一个缺点，即由于是厂家专为自己产品定制其指标参数固定，而对实际应用中控制方面的要求没有考虑或考虑的很少，导致了在实际应用中，对于不同厂家的电机要选用不同的控制器，而且由于其控制策略的限制程度，无法根据实际应用的场合而达到良好的控制效果。如目前市场上的所有USM驱动控制器几乎都只提供了变频驱动控制策略，从而使其频率变动范围很窄。对于USM控制技术中相位差控制和脉宽调制控制这两个在实际控制中应用很广的技术却不提供支持，使得无法对USM实现频相复合及以上三者复合控制，也就无法实现USM的快速精密定位和速度控制。

本实用新型的目的就是提供一种适合超声波电动机应用中驱动控制普遍需求的，将变频、调相、脉宽调制功能结合在一起可以非常容易的实现目前超声波电动机的各种控制要求的多功能超声波电动机驱动装置。

本实用新型多功能超声波电动机驱动装置由可调频率产生电路、驱动信号产生及控制电路、控制指令接口、功放电路、直流电源、变频及频率自动跟踪电路所组成。其中可调频率产生电路主要由集成电路“UB10”组成，驱动信号产生及控制电路主要由集成电路UB1～UB8组成，控制指令接口由接口UA1、UA2、UA3组成，功放电路主要由晶体管T₁～T₄及变压器B1、B2所组成，变频及频率自动跟踪电路主要由放大器UB11组成，驱动信号产生及控制电路的输入端与可调频率产生电路、控制指令接口的信号输出端相接，驱动信号产生及控制电路的输出端接功放电路的输入端，功放电路的输出端接超声波电动机的输入端，变频及频率自动跟踪电路的输入端与超声波电动机的信号输出端相接，变频及频率自动跟踪电路的输出端接可调频率产生电路的输入端。

在驱动信号产生及控制电路中，由主计数器UB5、UB6和从计数器UB1、UB2组成一组控制单元，对应的由主计数器UB7、UB8和以计数器UB3、UB4组成另一组脉宽调制单元，其中UB1～UB8的脚“1”端相接在一起，脚“2”端也相接在一起，UB2的“Q₃”端作为信号输出端与UB9-1、UB9-2相接，UB6的“Q₃”端作为信号输出端与UB9-3、UB9-4相接。

可调频率产生电路的脚“14”与驱动信号产生及控制电路的脚“2”相接。

首先，可调频率产生电路(压控振荡器)在控制电压作用下产生可调的高频方波信号，高频方波信号通过驱动信号产生及控制电路，变成相位、占空比可调的两相驱动信号。然后，两相驱动信号送至功放电路，驱动各桥臂上的MOSFET开通和关断，实现了直流电源的逆变过程，产生的可控的两相高频交流通过脉冲电源输出变压器直接驱动USM。其间，USM上反馈过来的信号经过变频及频率自动跟踪电路的处理，变换成压控振荡器的控制电压，反过来控制整个电路的频率的产生。以上简单阐述了整个驱动控制器的信号流程。本实用新型的驱动控制器是依靠控制指令接口实现对USM的控制的，控制指令接口部分给出了本驱动控制器的接口，通过A07～A00八位二进制数改变输出两相信号间的相位差，通过B07～B00八位二进制数改变每相信号的脉冲宽度，通过CW/CCW开关信号改变输出两相间的相差关系，通过V speed模拟改变电源的输出频率，从而分别实现对USM的调相控制，脉宽调制，正反转控制和变频控制。

本装置中具有发明特征的部分还在于驱动信号产生及控制电路，它通过对74LS169这个元件的特殊接法，实现了将正反转控制、相位差控制和脉宽调控制控制三者集成在一个电路中，即在一个电路中实现了相位差可调、占空比可调、和相位的翻转功能。