众所周知，压电陶瓷的驱动电源技能已成为非常重要应用技能之一，它除了体积小，分辨率高，呼应快，推力大等一系列特色，一起，用它制成的压电陶瓷驱动器广泛应用于微位移输出设备、力发生设备、机器人、冲击电机、光学扫描等重要范畴。现在，国内常见的压电陶瓷器材首要依据静态特性，因而该类压电陶瓷驱动电源动态特性不抱负，沟通负载才能差，不合适应用于动态范畴。例如，压电陶瓷管冲击马达，是依据冲击原理，运用锯齿波驱动压电陶瓷管，使得压电马达发生正反的旋转，频响规模宽及具有很高上升和下降速率是该类压电陶瓷驱动电源有必要满意的重要动态特性。但现在国内对此种驱动电源的研讨不多，且价格昂贵，因而有必要规划一种满意上述要求且价格低廉的压电陶瓷驱动电源。
1、高压驱动电源原理及电路规划
该高压驱动电源首要由高压直流电源、恒流源及功率扩大电路三部分组成。功率扩大电路部分将锯齿波信号扩大，以此驱动压电陶瓷管。为了得到快速的电压下降速率，使压电陶瓷管构成冲击，则需运用恒流源协助容性负载的压电陶瓷快速泄放电荷。
（1）高压直流电源
高压直流电源部分如图1所示，工频220V沟通电经变压器输出双130V沟通，经整流桥整流和电容滤波后，得到180V直流电，作为驱动电路的作业电压。
图1 高压直流电源
（2）恒流源电路
恒流源电路如图2所示，本规划电路的运放挑选OP467，其上升速率可到达170V/μs，且具有极宽的呼应频率，完全能满意要求。当A点的输入电压为VA时，依据虚短准则，VA=VB，扩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，此刻VGS≥3.5V，场效应管导通。假若输入电压VA有电压动摇+△V，扩大器的差模增益挨近无穷大，所以VG增大，VGS增大，流经场效应管的电流增大，则VC添加；又因VB=VC，故VB也增大，且终究与VA持平，确保恒流源正常作业，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，此恒流源电路的意图首要是协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，当与功率扩大电路衔接时，将恒流源场效应管的漏极与图3功率扩大电路的D点衔接在一起。
图2 恒流源电路图
（3）功率扩大电路
功率扩大电路如图3所示，该部分电路的运放也挑选OP467，这样能够确保两部分电路在速度上匹配。功率扩大级选用场效应管IRF840，它具有电流负载才能大，开关速度快（纳秒级）的特色，因而合适驱动容性负载。此功率扩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通过DC/DC转化模块后，将功率扩大电路的运放参考点与地分隔。
图3 功率扩大电路
当电路作业在线性区域内时，若输入信号Uin的电压规模为-10～0V，则与F点的电压持平，在通道DF上发生电流，R6与R7为分压电阻，R6与R7的份额决议了扩大电压的倍数，则驱动压电陶瓷的电压Uout= （Uin/R6）（R6+R7）。因为电流I稳定不变，故R6与R7阻值不能过小，以确保其具有满意的电流负载才能来驱动压电陶瓷。
2、规划成果
该规划的输入信号幅值规模为-10～0V，输出规模为0～350V，泄放电流为50mA。试验测验时，以容性负载230×（1±0.1）pF为规范，在100Hz～100kHz的频率规模内，当以VPP=6V偏置为-3V的方波信号输入时，测得其不同的扩大倍数与频率的联系如图4所示。能够看出，在60kHz今后，波形现已严峻失真，所以应防止在高于60kHz的情况下运用高压电源驱动器。
图4 频率与扩大倍数的联系
在不加负载，而以VPP=6V，偏置为-3V，f=50kHz的方波输入时，电源输出成果如图5所示。图5中，输出方波为示波器衰减10倍的波形。由此可知，输出的方波峰峰值为240V，且上升速率高于下降速率。由图5所示数据可计算出下降速率约为48V/μs，上升速率约为80V/μs，这相对于其他动态压电陶瓷驱动电源具有显着的优势，该参数已能够满意压电陶瓷管冲击电机定子构成改变所需求的条件。
图5 高燕电源输出方波图
如此看来，这种高速压电陶瓷驱动电源在动态性能上较其他电路有显着优势，它的作业频率高，电压跟从性好，结构简略，价格低廉，而且对一些需求运用冲击原理的压电陶瓷器材能够供给很好的驱动作用。
