目(mu)前(qian)
，國(guo)內(nei)常(chang)見(jian)的(de)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)器(qi)件(jian)主(zhu)要(yao)基(ji)於(yu)靜(jing)態(tai)特(te)性(xing)，因(yin)此(ci)該(gai)類(lei)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)驅(qu)動(dong)電(dian)源(yuan)動(dong)態(tai)特(te)性(xing)不(bu)理(li)想(xiang)
，交(jiao)流(liu)負(fu)載(zai)能(neng)力(li)差(cha)

，不(bu)適(shi)合(he)應(ying)用(yong)於(yu)動(dong)態(tai)領(ling)域(yu)。例(li)如(ru)，壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)管(guan)衝(chong)擊(ji)馬(ma)達(da)
，是(shi)基(ji)於(yu)衝(chong)擊(ji)原(yuan)理(li)，利(li)用(yong)鋸(ju)齒(chi)波(bo)驅(qu)動(dong)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)管(guan)
，使(shi)得(de)壓(ya)電(dian)馬(ma)達(da)產(chan)生(sheng)正(zheng)反(fan)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)，頻(pin)響(xiang)範(fan)圍(wei)寬(kuan)及(ji)具(ju)有(you)很(hen)高(gao)上(shang)升(sheng)和(he)下(xia)降(jiang)速(su)率(lv)是(shi)該(gai)類(lei)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)驅(qu)動(dong)電(dian)源(yuan)必(bi)須(xu)滿(man)足(zu)的(de)重(zhong)要(yao)動(dong)態(tai)特(te)性(xing)。但(dan)現(xian)在(zai)國(guo)內(nei)對(dui)此(ci)種(zhong)驅(qu)動(dong)電(dian)源(yuan)的(de)研(yan)究(jiu)不(bu)多(duo)，且(qie)價(jia)格(ge)昂(ang)貴(gui)
，因(yin)此(ci)有(you)必(bi)要(yao)設(she)計(ji)一(yi)種(zhong)滿(man)足(zu)上(shang)述(shu)要(yao)求(qiu)且(qie)價(jia)格(ge)低(di)廉(lian)的(de)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)驅(qu)動(dong)電(dian)源(yuan)。

 

 

該高壓驅動電源主要由高壓直流電源、恒(heng)流(liu)源(yuan)及(ji)功(gong)率(lv)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)三(san)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。功(gong)率(lv)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)部(bu)分(fen)將(jiang)鋸(ju)齒(chi)波(bo)信(xin)號(hao)放(fang)大(da)，以(yi)此(ci)驅(qu)動(dong)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)管(guan)。為(wei)了(le)得(de)到(dao)快(kuai)速(su)的(de)電(dian)壓(ya)下(xia)降(jiang)速(su)率(lv)
，使(shi)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)管(guan)形(xing)成(cheng)衝(chong)擊(ji)，則(ze)需(xu)使(shi)用(yong)恒(heng)流(liu)源(yuan)幫(bang)助(zhu)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)的(de)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)快(kuai)速(su)泄(xie)放(fang)電(dian)荷(he)。

 

 

高壓直流電源部分如圖1所示
，工頻220V交流電經變壓器輸出雙130V交流

，經整流橋整流和電容濾波後，得到180V直流電
，作為驅動電路的工作電壓。

 

恒流源電路如圖2所示，本設計電路的運放選擇OP467


，其上升速率可達到170V/μs，且具有極寬的響應頻率
，完全能滿足要求。當A點的輸入電壓為VA時，根據虛短原則
，VA=VB，放大器同向輸入端與反向輸入端的輸入電流均為0
，則VB=VC，所以流經場效應管的電流恒為I=VA/R3，此時VGS≥3.5V
，場效應管導通。假若輸入電壓VA有電壓波動+△V，放大器的差模增益接近無窮大
，所以VG增大
，VGS增大
，流經場效應管的電流增大，則VC增加；又因VB=VC，故VB也增大，且最終與VA相等，保證恒流源正常工作，反之當△V為負時
，同理。此恒流源電路的電流I=50mA，即電壓VA=7.5V，此ci恒heng流liu源yuan電dian路lu的de目mu的de主zhu要yao是shi幫bang助zhu容rong性xing負fu載zai壓ya電dian陶tao瓷ci泄xie放fang電dian荷he，使shi驅qu動dong壓ya電dian陶tao瓷ci管guan的de鋸ju齒chi波bo具ju有you快kuai速su的de下xia降jiang速su率lv

，當dang與yu功gong率lv放fang大da電dian路lu連lian接jie時shi，將jiang恒heng流liu源yuan場chang效xiao應ying管guan的de漏lou極ji與yu圖tu3功率放大電路的D點連接在一起。

 

功率放大電路如圖3所示
，該部分電路的運放也選擇OP467，這樣可以保證兩部分電路在速度上匹配。功率放大級選用場效應管IRF840
，它具有電流負載能力大，開關速度快(納秒級)的特點
，因此適合驅動容性負載。此功率放大電路中含有一個懸浮地(即圖3中的點D)，恒流源電路運放的供電電壓經過DC/DC轉換模塊後，將功率放大電路的運放參考點與地分開。

當電路工作在線性區域內時
，若輸入信號Uin的電壓範圍為-10～0V，則與F點的電壓相等，在通道DF上產生電流
，R6與R7為分壓電阻，R6與R7的比例決定了放大電壓的倍數，則驅動壓電陶瓷的電壓Uout= (Uin/R6)(R6+R7)。由於電流I恒定不變，故R6與R7阻值不能過小，以保證其具有足夠的電流負載能力來驅動壓電陶瓷。

 

該設計的輸入信號幅值範圍為-10～0V，輸出範圍為0～350V，泄放電流為50mA。實驗測試時，以容性負載230×(1±0.1)pF為標準，在100Hz～100kHz的頻率範圍內
，當以VPP=6V偏置為-3V的方波信號輸入時，測得其不同的放大倍數與頻率的關係如圖4所示。可以看出，在60kHz以後，波形已經嚴重失真
，所以應避免在高於60kHz的情況下使用高壓電源驅動器。

在不加負載，而以VPP=6V，偏置為-3V，f=50kHz的方波輸入時

，電源輸出結果如圖5所示。圖5中

，輸出方波為示波器衰減10倍的波形。由此可知
，輸出的方波峰峰值為240V，且上升速率高於下降速率。由圖5所示數據可計算出下降速率約為48V/μs
，上升速率約為80V/μs，這相對於其他動態壓電陶瓷驅動電源具有明顯的優勢
，該參數已能夠滿足壓電陶瓷管衝擊電機定子形成扭轉所需要的條件。

如ru此ci看kan來lai，這zhe種zhong高gao速su壓ya電dian陶tao瓷ci驅qu動dong電dian源yuan在zai動dong態tai性xing能neng上shang較jiao其qi他ta電dian路lu有you明ming顯xian優you勢shi，它ta的de工gong作zuo頻pin率lv高gao，電dian壓ya跟gen隨sui性xing好hao

，結jie構gou簡jian單dan，價jia格ge低di廉lian
，並bing且qie對dui一yi些xie需xu要yao利li用yong衝chong擊ji原yuan理li的de壓ya電dian陶tao瓷ci器qi件jian可ke以yi提ti供gong很hen好hao的de驅qu動dong效xiao果guo。