压电陶瓷执行器驱动电源的设计【开题报告+文献综述+毕业设计】

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1、毕业论文开题报告机械设计制造及其自动化压电陶瓷执行器驱动电源的设计一、选题的背景与意义压电陶瓷执行器因其体积小、位移分辨率高、响应速度快、输出力大、换能效益高等优点，广泛应用于扫描探针显微镜、自适应/主动光学元件、纳米定位、振动控制、声学、声纳、微流体输送等领域中。对于压电陶瓷稳定工作很多困难亟待解决，其中最迫切的就是驱动电源，由于压电陶瓷执行器具有亚微米与纳米级的位移精度与位移分辨率，故对于压电陶瓷执行器驱动电源的稳度与精度也有很高要求。压电陶瓷驱动电源技术己成为目前压电陶瓷执行器应用中的关键技术之一。二、

2、研究的基本内容与拟解决的主要问题研究的基本内容：基于高电压运算放大器PA08，设计可连续输出0~150V电压的压电陶瓷执行器的驱动电源电路：1.设计并调试高电压运算放大器PA08的工作电源电路，该电路包括变压电路，整流电路，过滤电路，稳压电路；2.基于高电压运算放大器PA08，设计并调试压电陶瓷执行器的驱动电源电路；3.设计过压保护电路，过流保护电路，快速放电电路。拟解决的主要问题：1.确定运算放大器放大比的数值，使输出电压满足0~150V。2.解决高压运算放大器PA08工作电源电路，该电路与220V交流电相

3、连，通过变压使其提供0~160V的电压。3.解决交流电变直流电的问题。4.解决电压稳定输出的问题。5.解决电容快速放电的问题。6.解决如何防止电压过大或电流过大造成电路损坏的问题。32三、研究的方向与研究路线设计驱动电源电路设计过压、过流保护电路与快速放电电路设计运算放大器工作电源电路设计稳压电路设计滤波电路设计整流电路设计变压电路四、研究的总体安排与进度第1~4周：查阅文献，完成外文翻译，文献综述和开题报告；第5~6周：掌握变压、整流、滤波、稳压电路的原理，运算放大器的工作原理，以及过压保护，过流保护，快速

4、放电电路的原理，采用Protel完成压电陶瓷执行器驱动电源的原理图设计；第7~12周：完成压电陶瓷执行器驱动电源电路的实际设计与调试；第13周：撰写毕业论文。参考文献[1]秦曾煌.电工学·上/下册,电工/电子技术.[M]北京:高等教育出版社,2004.[2]李福良.基于PA85的新型压电陶瓷驱动电源.[J]压电与声光,2005,27(4):392-394.[3]王宏,钟朝位,张树人.压电陶瓷驱动器线性动态驱动电源的研制.[J]压电与声光,2004,26(3):189-191.32毕业论文文献综述机械设计制造及

5、其自动化压电陶瓷执行器驱动电源的设计压电陶瓷执行器因其体积小、位移分辨率高、响应速度快、输出力大、换能效益高等优点，广泛应用于扫描探针显微镜、自适应主动光学元件、纳米定位、振动控制、声学、声纳、微流体输送等领域中。对于压电陶瓷稳定工作很多困难亟待解决，其中最迫切的就是驱动电源，根据压电陶瓷的特性,其驱动电源要求在一定范围内连续可调,输出稳定性好,纹波小,分辨率高。压电陶瓷驱动器的驱动源时直流高压电源，其位移精度与响应频率主要取决于电源的动态性能。近年来国内对静态压电陶瓷驱动器电源的研制取得一定的进展，静态驱动

6、电源的分辨率达到毫伏级，动态驱动电源的研制也成为当今研究的热点。在实际电路中，驱动器件近似看做容性器件，其响应频率与其等效电容值的大小有关。高机械性能的压电驱动器（输出位移和推力大）的电容值往往很大（微法级），这对驱动电源的动态性能和电源的稳定性提出了较高的要求。因此研制适合PZT动态应用的驱动电源是一项很有价值的研究课题。目前压电陶瓷驱动器主要由电压控制型驱动电源和电荷控制型驱动电源。电压控制型驱动器是根据压电陶瓷位移与其两端电压呈近似线性关系的原理，通过控制电压来控制位移。电压型驱动电源主要有2种形式：一

7、种是基于直流变换原理的开关式驱动电源，这种方法的功率损耗小、效率高、体积小，但高频干扰较大，电源输出纹波较大，频响范围较窄[1]，如图1。另一种是直流放大式驱动电源，这种电源输出纹波小，频响范围较宽[2]，如图2。32其中高压放大器可以由分立器件组成，也可由集成的高压运算放大器组成。使用分立器件构成高压放大器时需要注意输出电压的非线性、纹波、频率响应以及自激振动等问题。冯晓光、赵万生等在采用分立元件构成高压放大器等研究中采用恒流源代替驱动三极管基极电阻[3]，有效降低了输出电压的纹波，而赵建伟、孙徐仁等则使用

8、超前电容补偿和引入补偿电阻的方法来消除由于驱动容性负载而产生的自激现象[4]。利用集成高压运算放大器(如PA85、PA78等)配合少量的外围器件，可以有效解决输出电压的非线性问题，并能提高驱动电源的频率响应特性，减少自激现象[5]，提高整个系统的输出特性。目前高压运放技术日趋完善，直流放大式驱动电源己成为该领域的主流。电荷控制型驱动电源可以改善压电陶瓷的迟滞和蠕变，但由于压电陶瓷的内阻很高，充电电流