變形鏡高壓驅(qū)動(dòng)電源

工作原理如下圖所示：

 

壓電陶瓷類(lèi)變形鏡對(duì)高壓驅(qū)動(dòng)電源要求：

1.雙極性高壓輸出；

2.高動(dòng)態(tài)性能；

3.動(dòng)電源具有穩(wěn)定性高；

4.線性度好；

5.紋波小；

 

驅(qū)動(dòng)電源用直流放大式原理結(jié)構(gòu)

組成：誤差放大級(jí)+高壓功率放大級(jí)+電壓負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)+高壓直流電源；

原理：

1.誤差放大級(jí)放大輸入低壓控制信號(hào)與電壓反饋信號(hào)的差值形成負(fù)反饋，穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)電源閉環(huán)的電壓增益；

2.高壓功率放大級(jí)實(shí)現(xiàn)電壓和電流的放大；

3.滿足變形鏡驅(qū)動(dòng)對(duì)電壓和電流的要求；

4.高壓直流電源為高壓功率放大級(jí)提供高壓直流電壓；

 

如上圖所示：

1.低壓集成運(yùn)放U1A構(gòu)成誤差放大級(jí)；

2.電阻R2與C1作用：降低該級(jí)高頻增益，避免振蕩。

3.誤差放大級(jí)輸出驅(qū)動(dòng)高壓功率放大級(jí)，使之產(chǎn)生高壓功率信號(hào)，驅(qū)動(dòng)變形鏡壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器。

4.電阻Rf，R3和耐高壓電容Cf構(gòu)成電壓負(fù)反饋，使驅(qū)動(dòng)電源帶寬范圍內(nèi)閉環(huán)電壓增益穩(wěn)定，公式：1+Rf／R3

調(diào)節(jié)R3即可得所需放大倍數(shù)的精確值。

5.高壓直流電源采用±340 V輸出的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，經(jīng)穩(wěn)壓、濾波后給高壓功率放大級(jí)提供高壓直流電壓。

 

什么是高壓功率放大級(jí)

高壓功率放大級(jí)組成：分上下兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同單元電路；

上半單元電路：

光耦U2發(fā)射極輸出電流：是此單元電路輸入信號(hào)，此輸入信號(hào)從基極驅(qū)動(dòng)晶體管Q2，而光耦U2和晶體管Q2共同從源極驅(qū)動(dòng)功率NMOS管Q1導(dǎo)通。

輸入信號(hào)為0，光耦U2和晶體管Q2不導(dǎo)通，此時(shí)NMOS管Q1與電阻R10，R14和穩(wěn)壓管D1構(gòu)成輸出電流恒定電流源。

光耦U2輸出電流增大，驅(qū)動(dòng)晶體管Q2集電極-射極電流增大，Q2可視為由光耦輸出電流控制的電流源，同時(shí)電流源驅(qū)動(dòng)NMOS管Q1構(gòu)成電流源輸出電流增加。

此單元電路：可看作由光耦輸出電流控制可變電流源。

 

如上圖所示：

縱向連接，上和下兩單元電路相互可看作電流源，相互看阻抗非常大；

無(wú)負(fù)載，上下兩受控電流源電流值微小的變化將會(huì)在輸出V。處產(chǎn)生大電壓擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電壓放大。

 

晶體管構(gòu)成：受控電流源，具有很高電流放大倍數(shù)，

當(dāng)驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載，光耦輸出電流很小變化即可使受控單元電路產(chǎn)生大輸出電流，讓驅(qū)動(dòng)電源能夠輸出到負(fù)載或從負(fù)載吸入大電流，實(shí)現(xiàn)功率放大。

 

驅(qū)動(dòng)電源特點(diǎn)

1.電壓放大級(jí)和功率放大級(jí)合二為一；

2.保證功率帶寬，且減少了電路級(jí)數(shù)；

高壓功率放大級(jí)輸入信號(hào)來(lái)源：光耦

光耦內(nèi)部：通過(guò)光實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸；

光耦輸入與輸出信號(hào)：在電學(xué)上是分離

因此：光耦輸入與輸出級(jí)存在電位差即可信號(hào)傳輸。

 

誤差放大級(jí)低壓輸出信號(hào)即可控制高壓功率放大級(jí)高壓信號(hào)；

 

光耦有分相隔離作用：高壓功率放大級(jí)對(duì)PZT驅(qū)動(dòng)器充放電回路能夠采用相同電路結(jié)構(gòu)。

單元電路中用高壓大功率NMOS管，避免用耐高壓功率PMOS管，簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，

以此應(yīng)用在多單元壓電陶瓷類(lèi)變形鏡驅(qū)動(dòng)；