CN101588141A - 压电陶瓷泵驱动电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压电陶瓷泵驱动电源，本发明压电陶瓷泵驱动电源由5V稳压电路，升压电路，方波发生电路，互补触发电路和全桥逆变电路组成；其中12V电源分别输入5V稳压电路和升压电路，5V稳压电路输入电压到方波发生电路和互补触发电路，升压电路输入电压到全桥逆变电路，方波发生电路输入信号到互补触发电路，互补触发电路输入信号到全桥逆变电路。发明从改变方波电路中的可变电阻出发，改变电压频率实现了压电陶瓷泵的流量控制。

Description

压电陶瓷泵驱动电源
技术领域：
本发明属于压电陶瓷驱动电源方面。
背景技术：
目前，压电陶瓷驱动电源可以分为电压控制型和电荷控制型，其中电压控制型驱动电源主要有2种形式：一种是基于直流变换器原理的开关式驱动电源，它的功率损耗小，效率高，体积小，但电源输出波纹较大，频响范围也较窄；另一种是直流放大式电源，其特点是频响范围较宽。电荷控制型驱动电源采用电荷控制，它可以改善压电陶瓷的迟滞和蠕变，但其充电电流小，响应时间长。
压电陶瓷泵属于微型泵，常用于低扬程微流量的工况中，压电泵具有稳定的工作特性，而且泵流量可以由驱动电源控制。这些特点特别适合在燃料电池中应用，压电驱动电源要求体积小、质量轻、功耗低，由低压12V供电，泵流量调节方便。
发明内容：
本发明提供一种用于压电陶瓷泵的电压控制驱动电源，通过改变电压频率实现了压电陶瓷泵流量的精确控制。
压电陶瓷泵属于微型泵，常用于低扬程微流量的工况中，压电泵具有稳定的工作特性，而且泵流量可以由驱动电源控制。这些特点特别适合在燃料电池中应用，压电驱动电源要求体积小、质量轻、功耗低，由低压12V供电，泵流量调节方便。
压电陶瓷泵驱动电源由5V稳压电路，升压电路，方波发生电路，互补触发电路和全桥逆变电路组成；其中12V电源分别输入5V稳压电路和升压电路，5V稳压电路输入电压到方波发生电路和互补触发电路，升压电路输入电压到全桥逆变电路，方波发生电路输入信号到互补触发电路，互补触发电路输入信号到全桥逆变电路。
驱动电源电路共有五部分组成，其中5V稳压电路输入电压为12V直流电压，输出电压为5V稳定直流电压，作为方波发生电路及互补触发电路的供电电源，升压电路将12V电路升到180V以上，供给全桥逆变电路，工作过程为：方波发生电路产生频率范围在60120HZ的方波，工作频率由电阻的调节改变方波工作频率即可控制泵流量。
互补触发电路将单路方波变为相位互补的双路方波。
全桥逆变电路将升压电路提供的180V直流电压逆变为交流电压，方波幅值为80Vpp，频变范围为60-120HZ，全桥逆变电路输出接在压电陶瓷泵即可。
12V电源是全部电路的电源，直接供给稳压电路和升压电路。方波发生电路和互补触发电路采用稳压电路的电源，全桥逆变电路由升压电路供电，方波发生电路决定逆变触发电路的频率，互补触发电路驱动全桥逆变电路的工作。
整体电路结构紧凑，仅在4.3*2.5CM面积上做成，功耗为2W。
5V稳压电路结构如下：IC2的Vout端接5V电源和电容C6，电容C6另一端接公共端，IC2接地端与公共端连接，IC2的Vin端接12V电源和电容C4，电容C4另一端接公共端；
升压电路结构如下：集成电路IC1的管脚5连接电容C3，电容C3另一端连接公共端，集成电路IC1的管脚3连接电容C2，电容C2另一端连接公共端，IC1的管脚7、8和1分别连接于电感器L1和并联电阻R1和R2，IC1的管脚6连接12V电源，并联电阻R1、R2及电容C1连接12V电源，IC1的管脚2通过电阻R5连接电阻R7和Mos管Q1的栅极，电阻R7的另一端连接公共端，Mos管Q1的源极连接公共端，Mos管Q1的漏极分别连接电传感器L1和二极管D1的阳极，二极管D1阴极输出180V电压，并联电阻R3、R4一端连接180V电源和电容C5，电容C5另一端接公共端，并联电阻R3、R4的另一端分别连接电阻R6，电阻R6和并联电阻R3，R4的中点和IC1的管脚5连接。
方波发生电路结构如下：IC3管脚8和4分别连接5V电源、电阻R8和电容C7，IC3的管脚1连接公共端，IC4的管脚3连接互补触发电路，IC3的管脚2和管脚6连接C8和R14的中点，IC3的管脚5连接电容C9，电容C9另一端接公共端，IC3的管脚7连接电阻R8和可变电阻PR1，电阻R14另一端连接可变电阻PR1。
互补触发电路结构如下：集成电路IC4输出端和IC5输入端连接，IC5输出端连接全桥逆变电路的Mos管Q5的栅极，集成电路IC4和IC5中点与Mos管Q4的栅极连接。
全桥逆变电路结构如下：Mos管Q2的源极分别连接180V电源和电阻R9，Q2的栅极分别连接R9和R12，Q2的漏极连接输出端口P1、Q4源极和电阻R11；Mos管Q3源极分别连接电阻R10和180V电源，Q3栅极分别连接R10和R11。Mos管Q4的栅极和漏极连接电阻R16。Mos管Q5的源极连接电阻R13和Q3的漏极，电阻R13的另一端连接输出端口P1；Mos管Q5的栅极和漏极连接电阻R15，输出端口P1连接压电陶瓷泵。Mos管Q5和Q4的漏极连接公共端。
IC1为升压控制电路，MC34063。
IC2为7805三端稳压器，
IC4、IC5为非门(反向器)
IC3为NE555时基电路。
有益效果：从改变方波电路中的可变电阻出发，改变电压频率实现了压电陶瓷泵的流量控制。
附图说明：
图1为驱动电源整体电路结构示意图；
图2为驱动电源详细电路连接结构示意图；
A1为5V稳压电路结构示意图；
A2为升压电路结构示意图；
A3为方波发生电路结构示意图；
A4为互补触发电路结构示意图；
A5为全桥逆变电路结构示意图。
具体实施方式：
实施例1：结合图1和2
5V稳压电路结构如下：IC2的Vout端接5V电源和电容C6，电容C6另一端接公共端，IC2接地端与公共端连接，IC2的Vin端接12V电源和电容C4，电容C4另一端接公共端；
升压电路结构如下：集成电路IC1的管脚5连接电容C3，电容C3另一端连接公共端，集成电路IC1的管脚3连接电容C2，电容C2另一端连接公共端，IC1的管脚7、8和1分别连接于电感器L1和并联电阻R1和R2，IC1的管脚6连接12v电源，并联电阻R1、R2及电容C1连接12V电源，IC1的管脚2通过电阻R5连接电阻R7和Mos管Q1的栅极，电阻R7的另一端连接公共端，Mos管Q1的源极连接公共端，Mos管Q1的漏极分别连接电传感器L1和二极管D1的阳极，二极管D1阴极输出180V电压，并联电阻R3、R4一端连接180V电源和电容C5，电容C5另一端接公共端，并联电阻R3、R4的另一端分别连接电阻R6，电阻R6和并联电阻R3，R4的中点和IC1的管脚5连接。
方波发生电路结构如下：IC3管脚8和4分别连接5V电源、电阻R8和电容C7，IC3的管脚1连接公共端，IC4的管脚3连接互补触发电路，IC3的管脚2和管脚6连接C8和R14的中点，IC3的管脚5连接电容C9，电容C9另一端接公共端，IC3的管脚7连接电阻R8和可变电阻PR1，电阻R14另一端连接可变电阻PR1。
互补触发电路结构如下：集成电路IC4输出端和IC5输入端连接，IC5输出端连接全桥逆变电路的Mos管Q5的栅极，集成电路IC4和IC5中点与Mos管Q4的栅极连接。
全桥逆变电路结构如下：Mos管Q2的源极分别连接180V电源和电阻R9，Q2的栅极分别连接R9和R12，Q2的漏极连接输出端口P1、Q4源极和电阻R11；Mos管Q3源极分别连接电阻R10和180V电源，Q3栅极分别连接R10和R11。Mos管Q4的栅极和漏极连接电阻R16。Mos管Q5的源极连接电阻R13和Q3的漏极，电阻R13的另一端连接输出端口P1；Mos管Q5的栅极和漏极连接电阻R15，输出端口P1连接压电陶瓷泵。Mos管Q5和Q4的漏极连接公共端。
IC1为升压控制电路，MC34063。
IC2为7805三端稳压器，
IC4、IC5为非门(反向器)
IC3为NE555时基电路。

Claims (6)

1.一种压电陶瓷泵驱动电源，其特征在于压电陶瓷泵驱动电源由5V稳压电路，升压电路，方波发生电路，互补触发电路和全桥逆变电路组成；5V稳压电路连接方波发生电路和互补触发电路，升压电路连接全桥逆变电路，方波发生电路连接互补触发电路，互补触发电路连接全桥逆变电路，方波发生电路中电阻(PR1)为可变电阻。
2.如权利要求1所述一种压电陶瓷泵驱动电源，其特征在于5V稳压电路结构如下：集成电路(IC2)的Vout端接5V电源和电容(C6)，电容(C6)另一端接公共端，(IC2)接地端与公共端连接，(IC2)的Vin端接12V电源和电容(C4)，电容(C4)另一端接公共端。
3.如权利要求1所述一种压电陶瓷泵驱动电源，其特征在于升压电路结构如下：集成电路(IC1)的管脚(5)连接电容(C3)，电容(C3)另一端连接公共端，集成电路(IC1)的管脚(3)连接电容(C2)，电容(C2)另一端连接公共端，IC1的管脚(7)、(8)和(1)分别连接于电感器(L1)和并联电阻(R1)和(R2)，(IC1)的管脚(6)连接12V电源，并联电阻(R1)、(R2)及电容(C1)连接12V电源，(IC1)的管脚(2)通过电阻(R5)连接电阻(R7)和Mos管(Q1)的栅极，电阻(R7)的另一端连接公共端，Mos管(Q1)的源极连接公共端，Mos管(Q1)的漏极分别连接电传感器(L1)和二极管(D1)的阳极，并联电阻(R3)、(R4)一端连接180V电源和电容(C5)，电容(C5)另一端接公共端，并联电阻(R3)、(R4)的另一端分别连接电阻(R6)，电阻(R6)和并联电阻(R3)，(R4)的中点和(IC1)的管脚(5)连接。
4.如权利要求1所述一种压电陶瓷泵驱动电源，其特征在于方波发生电路结构如下：集成电路(IC3)管脚(8)和(4)分别连接5V电源、电阻(R8)和电容(C7)，(IC3)的管脚(1)连接公共端，(IC4)的管脚(3)连接互补触发电路，(IC3)的管脚(2)和管脚(6)连接(C8)和(R14)的中点，(IC3)的管脚(5)连接电容(C9)，电容(C9)另一端接公共端，(IC3)的管脚(7)接电阻(R8)和电阻(PR1)，电阻(R14)一端接电阻(PR1)。
5.如权利要求1所述一种压电陶瓷泵驱动电源，其特征在于互补触发电路结构如下：集成电路(IC4)输出端和集成电路(IC5)输入端连接，(IC5)输出端连接全桥逆变电路的Mos管(Q5)的栅极，集成电路(IC4)和(IC5)中点与Mos管(Q4)的栅极连接。
6.如权利要求1所述一种压电陶瓷泵驱动电源，其特征在于全桥逆变电路结构如下：Mos管(Q2)的源极分别连接180V电源和电阻(R9)，(Q2)的栅极分别连接(R9)和(R12)，(Q2)的漏极连接输出端口(P1)、(Q4)源极和电阻(R11)；Mos管(Q3)源极分别连接电阻(R10)和180V电源，(Q3)栅极分别连接(R10)和(R11)；Mos管(Q4)的栅极和漏极连接电阻(R16)；Mos管(Q5)的源极连接电阻(R13)和(Q3)的漏极，电阻(R13)的另一端连接输出端口(P1)；Mos管(Q5)的栅极和漏极连接电阻(R15)，输出端口(P1)连接压电陶瓷泵；Mos管(Q5)和(Q4)的漏极连接公共端。
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