多单元压电陶瓷类变形镜高压驱动电源

2 实验结果及性能分析

为了测试驱动电源的性能，驱动电源驱动100 nF容性负载(压电陶瓷)时，对其正弦信号激励下的响应、阶跃响应和线性度进行了测试。实验中低压电源采用±12 V输出直流稳压电源，高压直流电源采用±340 V输出的开关稳压电源。

2．1 正弦激励响应及频率响应特性

利用正弦激励响应测试其频率响应特性，显然随着输出信号幅值和频率的增加，其波形失真度也会增加，而变形镜需要得到稳定不失真的功率信号，故设定其波形失真度为0．1％时，测试其输出功率信号的频率带宽，当输入信号幅值为±1 V时，输出幅值为±60 V，其频率可达10 kHz，如图3(a)所示。当输入信号幅值为±5 V时，输出幅值为±300 V(大信号)，其频率可达2 kHz，如图3(b)所示，瞬时输出／吸入电流最大可达400mA。


2．2 阶跃响应及稳定性

当驱动电源输入50 Hz，幅值为-5～+5 V的阶跃信号时，对应输出为-300～+300 V，50 Hz的阶跃信号，图4为阶跃响应上升沿和下降沿的输入／输出波形图，从图中可看出其上升时间和下降时间均约为0．1 ms，说明驱动电源具有较强的跟随能力和动态性能。时域阶跃响应中没有出现振铃现象，说明驱动电源具有足够的相位裕度，稳定性较好。


2．3 驱动电源线性度

设置驱动电源的放大倍数为60倍，输入控制信号电压为-5～+5 V(对应输出为-300～+300 V)，每隔0．5 V采用精度为0．1％的电压表测试其输出。图5为输入／输出采样点及拟合曲线图，驱动电源的线性度大于99．9％，这说明驱动电源输出能很好地跟随输入信号，具有很高的线性度。


3 结语

分析和实验表明，本文设计的压电陶瓷驱动电源采用光耦分相隔离驱动晶体管，构成受控电流源从源极驱动功率NMOS管，在实现电压放大的同时实现了功率的放大，在保证功率带宽的前提下简化了电路结构。在驱动100 nF容性负载时，不失真小信号响应频率达10 kHz，大信号响应频率为2 kHz，瞬时充放电电流可达400 mA。该驱动电源的性能能够满足目前变形镜驱动的要求，并且电路结构简单、便于扩展，在多单元压电陶瓷类变形镜的驱动上具有应用前景。