高压压电陶瓷驱动电源的运行过程梳理

由于体积小、分辨率高等优点，压电陶瓷驱动电源近年来在微位移领域中的应用市场逐渐打开，并且开始成为主流的驱动电源技术。在本文中，小编就将为大家介绍高压直流压电陶瓷驱动电源的运行原理，以及思路设计。

高压驱动电源主要由高压直流电源、恒流源及功率放大电路三部分组成。功率放大电路部分将锯齿波信号放大，以此驱动压电陶瓷管。为了得到快速的电压下降速率，使压电陶瓷管形成冲击，则需使用恒流源帮助容性负载的压电陶瓷快速泄放电荷。

高压直流电源

图1高压直流电源

高压直流电源部分如图1所示，工频220V交流电经变压器输出双130V交流，经整流桥整流和电容滤波后，得到180V直流电，作为驱动电路的工作电压。

恒流源电路

图2恒流源电路图

恒流源电路如图2所示，本设计电路的运放选择OP467，其上升速率可达到170V/μs，且具有极宽的响应频率，完全能满足要求。当A点的输入电压为VA时，根据虚短原则，VA=VB，放大器同向输入端与反向输入端的输入电流均为0，则VB=VC，所以流经场效应管的电流恒为I=VA/R3，此时VGS≥3.5V，场效应管导通。假若输入电压VA有电压波动+△V，放大器的差模增益接近无穷大，所以VG增大，VGS增大，流经场效应管的电流增大，则VC增加；又因VB=VC，故VB也增大，且最终与VA相等，保证恒流源正常工作，反之当△V为负时，同理。此恒流源电路的电流I=50mA，即电压VA=7.5V，此恒流源电路的目的主要是帮助容性负载压电陶瓷泄放电荷，使驱动压电陶瓷管的锯齿波具有快速的下降速率，当与功率放大电路连接时，将恒流源场效应管的漏极与图3功率放大电路的D点连接在一起。

功率放大电路

图3功率放大电路

功率放大电路如图3所示，该部分电路的运放也选择OP467，这样可以保证两部分电路在速度上匹配。功率放大级选用场效应管IRF840，它具有电流负载能力大，开关速度快（纳秒级）的特点，因此适合驱动容性负载。此功率放大电路中含有一个悬浮地（即图3中的点D），恒流源电路运放的供电电压经过DC/DC转换模块后，将功率放大电路的运放参考点与地分开。

当电路工作在线性区域内时，若输入信号Uin的电压范围为-10~0V，则与F点的电压相等，在通道DF上产生电流，R6与R7为分压电阻，R6与R7的比例决定了放大电压的倍数，则驱动压电陶瓷的电压Uout= (Uin/R6)(R6+R7)。由于电流I恒定不变，故R6与R7阻值不能过小，以保证其具有足够的电流负载能力来驱动压电陶瓷。

本文结合电路图对高压压电陶瓷驱动电源的运行原理进行了介绍，压电陶瓷驱动电源虽然不像开关电源那样被大量应用在日常设计中，但对于特定领域的电子电路设计还是异常重要的，所以希望大家能了解其原理，丰富自身的知识储备。