压电陶瓷驱动电源原理-光耦和功率NMOS管-竟业电子

变形镜高压驱动电源

工作原理如下图所示：

 

压电陶瓷类变形镜对高压驱动电源要求：

1.双极性高压输出；

2.高动态性能；

3.动电源具有稳定性高；

4.线性度好；

5.纹波小；

 

驱动电源用直流放大式原理结构

组成：误差放大级+高压功率放大级+电压负反馈网络+高压直流电源；

原理：

1.误差放大级放大输入低压控制信号与电压反馈信号的差值形成负反馈，稳定驱动电源闭环的电压增益；

2.高压功率放大级实现电压和电流的放大；

3.满足变形镜驱动对电压和电流的要求；

4.高压直流电源为高压功率放大级提供高压直流电压；

 

如上图所示：

1.低压集成运放U1A构成误差放大级；

2.电阻R2与C1作用：降低该级高频增益，避免振荡。

3.误差放大级输出驱动高压功率放大级，使之产生高压功率信号，驱动变形镜压电陶瓷驱动器。

4.电阻Rf，R3和耐高压电容Cf构成电压负反馈，使驱动电源带宽范围内闭环电压增益稳定，公式：1+Rf／R3

调节R3即可得所需放大倍数的精确值。

5.高压直流电源采用±340 V输出的开关稳压电源，经稳压、滤波后给高压功率放大级提供高压直流电压。

 

什么是高压功率放大级

高压功率放大级组成：分上下两个结构完全相同单元电路；

上半单元电路：

光耦U2发射极输出电流：是此单元电路输入信号，此输入信号从基极驱动晶体管Q2，而光耦U2和晶体管Q2共同从源极驱动功率NMOS管Q1导通。

输入信号为0，光耦U2和晶体管Q2不导通，此时NMOS管Q1与电阻R10，R14和稳压管D1构成输出电流恒定电流源。

光耦U2输出电流增大，驱动晶体管Q2集电极-射极电流增大，Q2可视为由光耦输出电流控制的电流源，同时电流源驱动NMOS管Q1构成电流源输出电流增加。

此单元电路：可看作由光耦输出电流控制可变电流源。

 

如上图所示：

纵向连接，上和下两单元电路相互可看作电流源，相互看阻抗非常大；

无负载，上下两受控电流源电流值微小的变化将会在输出V。处产生大电压摆动，实现电压放大。

 

晶体管构成：受控电流源，具有很高电流放大倍数，

当驱动电源驱动容性负载，光耦输出电流很小变化即可使受控单元电路产生大输出电流，让驱动电源能够输出到负载或从负载吸入大电流，实现功率放大。

 

驱动电源特点

1.电压放大级和功率放大级合二为一；

2.保证功率带宽，且减少了电路级数；

高压功率放大级输入信号来源：光耦

光耦内部：通过光实现信号传输；

光耦输入与输出信号：在电学上是分离

因此：光耦输入与输出级存在电位差即可信号传输。

 

误差放大级低压输出信号即可控制高压功率放大级高压信号；

 

光耦有分相隔离作用：高压功率放大级对PZT驱动器充放电回路能够采用相同电路结构。

单元电路中用高压大功率NMOS管，避免用耐高压功率PMOS管，简化电路结构，

以此应用在多单元压电陶瓷类变形镜驱动；