CN109927291B - 一种适用于高粘度生物材料3d打印头驱动装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于高粘度生物材料3D打印头驱动装置及方法。信号发生器模块，用于通过调制产生一对正负电压信号，发送至功率放大模块；功率放大模块，通过一个具有电流保护单元的两级结构将功率放大，输出正负电压的调制信号，驱动压电打印头，使压电陶瓷产生收缩运动进而挤出液滴。本发明根据压电陶瓷的压电特性，双极性的压电陶瓷剪切作用对于高粘度生物材料的3D打印能够提供更优秀的打印效果，从而解决高粘度材料挤出力不足的问题。

Description

一种适用于高粘度生物材料3D打印头驱动装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于高粘度生物材料的，按需式压电喷墨3D打印的驱动信号的产生装置，以及高粘度生物材料液滴生成方法。

背景技术

生物打印技术由于其高通量高精度有望应用于组织器官制造，喷墨打印技术是其中一种非常有前途的生物打印技术。但是具有良好生物相容性的生物材料体系往往具有非常高的粘度，而目前普通商用喷墨打印技术只能实现较低粘度材料的打印。亟需一种能实现高粘度生物材料喷墨打印的方法。

3D打印技术日益成熟，并被广泛应用于产品设计、医疗和工业生产等领域，取得了巨大的经济利益。喷墨3D打印技术是3D打印技术的一个重要分支，其成形原理主要基于液滴喷射，即通过外力迫使成形材料以微细液滴(或者液流)的形式从喷嘴喷射到底材上，形成二维图文或者三维实体。根据喷射出来的液滴状态，微滴喷射自由成形系统可以分为连续式(Continuous Printing，CP)和按需式(Drop-On-Demand，DOD)两类。当控制器发出一次喷射信号后，连续式喷射系统的喷头能够不断地喷射出由液滴构成的液滴串，而按需式喷头则只能喷射出一滴主液滴以及伴随产生的尾液滴或者若干个分裂的卫星滴。

本发明采用压电陶瓷(PZT)作为执行机构，方式为按需式喷墨打印压电陶瓷的驱动信号多为高压脉冲信号，需要高压电源与信号发生装置。目前常见的压电陶瓷驱动系统的缺点是多为单极性供电，电压范围小，没有电流保护功能导致发热严重；可调频率范围低。在生物3D打印领域则需要频率快，同时震荡幅度大以保证高粘弹性材料的快速喷射。

发明的独创之处在于提供了集成化解决方案。该方案设计了双极性高压电源模块，以FPGA作为信号发生器模块，并通过后级设计的功率放大器模块可以解决高频高压信号的调制问题。输出电压峰峰值可达400V，根据本发明设计的架构，空载有效带宽可达500Khz。

发明内容

本发明目的是根据压电陶瓷的压电特性，双极性的压电陶瓷剪切作用对于高粘度生物材料的3D打印能够提供更优秀的打印效果，从而解决高粘度材料挤出力不足的问题。本发明提出了一种集成化按需式生物材料喷墨打印的喷头驱动解决方案。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种适用于高粘度生物材料3D打印头驱动装置，包括：

信号发生器模块，用于通过调制产生一对正负电压信号，发送至功率放大模块；

功率放大模块，通过两级结构将电压放大，输出正负电压的调制信号，驱动压电打印头，使压电陶瓷产生收缩运动进而挤出液滴。

所述信号发生器模块包括：

参数输入模块，用于与外部通信获得输入参数：信号保持时间，信号死区时间，信号建立时间以及信号增益；

参数显示模块，用于根据输入参数即信号保持时间、信号死区时间，信号建立时间以及信号增益获得占空比、斜率因数、频率输出至DDS；

DDS，用于根据频率进行波形合成，频率控制字输出频率控制码至相位累加器，通过存储在ROM中的的梯形波查找表，输出梯形波模板至信号调节模块；

信号调制模块，用于将梯形波模板按照信号保持时间、信号死区时间、信号建立时间以及信号增益进行处理输出实际控制量。

所述功率放大模块包括：

初级功率放大电路，用于将输入端接收的正负电压信号进行放大，将放大后的电压输入至次级功率放大电路；

次级功率放大电路，用于通过电流反馈对初级功率放大电路的输出信号进行功率限制的电流放大，输出调制信号驱动压电打印头。

所述次级功率放大电路结构如下：

输入端分别经电阻R9、电阻R10与三极管Q2的集电极、三极管Q1的集电极连接；Q2的发射极与Q1的发射极连接，基极相连后、依次通过电阻R11、电阻R6、电阻R8与压电打印头内的压电陶瓷连接；Q2的集电极与Q1的集电极分别与MOS管1的栅极、MOS管2的栅极连接，MOS管1的漏极、MOS管2的漏极分别与正、负电源连接，MOS管1的源极、MOS管2的源极与R11与R6间的结点连接；R6与R8间的结点与Q2的发射极连接。

一种适用于高粘度生物材料3D打印头驱动方法，包括以下步骤：

信号发生器模块通过调制产生一对正负电压信号，发送至功率放大模块；

功率放大模块，通过两级结构将电压放大，输出正负电压的调制信号，驱动压电打印头，使压电陶瓷产生收缩运动进而挤出液滴。

所述信号发生器模块通过调制产生一正负电压信号包括以下步骤：

1)参数预处理状态：

取有效频率＝1/(2*Tr1+TH)，将有效频率作为参数发送给DDS模块，Tr1、TH、Tre、K分别表示正驱动信号建立时间、正驱动信号保持时间，死区时间，信号增益；

DDS模块查找表获得一个周期的梯形波模板；所述梯形波模板经过信号调制模块转化为实际输出控制量；

所述梯形波模板共w个点，存到一个寄存器TRI[w]；

根据一个周期的波形，将梯形波正驱动信号建立时间分为n1等分；

根据一个周期的波形，将梯形波正驱动信号VH保持时间分为n2等分。

根据一个周期的波形，将梯形波正驱动信号死区时间分为n3等分。

其中每等分的周期为DDS输出的同步时钟周期T1；

其中w＝n1+n2+n3；

2)正驱动信号建立状态：

将每次输出到DA的控制值由零电平到目标电平TH的这n1个控制值写入一个寄存器数组TR[n1]；一个梯形波上升的过程就是在一个循环体内以固定周期T1读取TR[n1]，继而实现输出电压的上升；梯形波斜率的调节是通过读取Tr1，改变循环体在一个周期内，输出TR[n1]每个控制量的次数m来改变一个梯形波上升时间；

其中m＝abs(Tr1/(T1*n1))；abs运算符代表取整操作；

3)正驱动信号VH保持状态：

将每次输出到DA的控制值保持目标电平TH的这n2个控制值写入一个寄存器数组TR[n2]；一个梯形波上升的过程就是在一个循环体内以固定周期T1读取TR[n2]，继而实现输出电压的保持；

4)正驱动信号下降状态：

将每次输出到DA的控制值由目标电平TH到零电平的这n3个控制值写入一个寄存器数组TR[n3]；一个梯形波下降的过程就是在一个循环体内以固定周期T1读取TR[n3]，继而实现输出电压的下降；梯形波斜率的调节是通过读取Tr1，改变循环体在一个周期内，输出TR[n3]每个控制量的次数m来改变一个梯形波下降时间；

5)正驱动信号死区保持状态：

一个梯形波死区的过程就是在一个循环体内持续Tre时间长度以固定周期T1输出0，并继而实现输出电压的死区；

6)信号输出：

一个周期的梯形波输出按照驱动信号建立，驱动信号保持，驱动信号下降，驱动信号死区四个状态依次输出；并对这四个状态的输出乘以一个信号增益K，当K大于0时代表输出正驱动信号，当K小于0时，输出负驱动信号。

步骤1)参数预处理状态中，将梯形波分为三组，具体为：

循环读取一个周期波形，提取最大值第一次出现的点TR1[max1]和最后一次出现的点TR1[max2],在TR1的下标0到max1-1之间的点共n1个；在TR1的下标max1到max2-1之间的点共n2个，从下标max2到w的点共n3个。

所述正负电压信号的周期Tc＝2*Tr1+2*Tr2+Th+TL+Tre1+Tre2；Tr1为正驱动信号建立时间，Tr2为负驱动信号建立时间，TH为正驱动信号保持时间，TL为负驱动信号保持时间，Tre1为驱动信号0V死区1，Tre2为驱动信号0V死区2。

所述功率放大模块，通过两级结构将电压放大，输出正负电压的调制信号包括以下步骤：

初级功率放大电路将输入端接收的正负电压信号VI1进行放大，将放大后的电压输入至次级功率放大电路；

次级功率放大电路通过输入电压VO1交替导通MOS1和MOS2完成对压电陶瓷的充放电；当VI1升高时，VO1正向比例升高，导致MOS1导通从而使得压电陶瓷通过正偏置高压源充电；当VI1降低到负电压时，VO1负向比例降低，导致MOS1关断MOS2导通，压电陶瓷向负偏置高压源放电；Q1、Q2，R6共同完成电流限制，当输出电流升高时，作用在R6上的电压导致Q1或者Q2的基极电压升高进而导通，进一步地使得MOS管关断，压电陶瓷的电荷通过自身制动作用以及电阻R8进行释放，从而根据调节R6的大小实现了对压电陶瓷充电电流的保护。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明适用于高粘度生物材料3D打印，在同等输入功率条件下，本发明中提供的双极性驱动发生方法可以对压电陶瓷提供更宽的形变范围。

2.本发明所述功率放大器模块，其特征为初级为带有相位补偿的集成功率放大电路，后级为带有电流限制功能的互补功率放大电路。可以提高电路的安全性，防止电路因振铃，电流过大导致发热损毁。

3.本发明提供了一个参数可调的，普适的压电陶瓷集成化解决方案，方法适用于常见的超声换能器的驱动，压电喷头驱动等等。

附图说明

图1为系统结构图；

图2为驱动波形图；

图3为信号发生器结构图；

图4为梯形波查找表原理示意图；

图5为梯形斜率调制原理示意图；

图6a为功率放大器结构示意图一；

图6b为功率放大器结构示意图二。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

高粘度生物材料3D打印头驱动原理是利用脉冲信号对一个压电陶瓷进行充放电，继而利用压电陶瓷的压电特性为管内的介质提供一个横向的剪切力，使得充盈在介质内的高粘度生物材料受激励生成墨水滴。

本发明适用于生物材料3D按需式喷墨打印。生物材料包括胶原，水凝胶等高分子材料。

双极性按需式压电喷墨打印驱动系统是一个集成化的解决方案。其结构分为两个部分，第一个部分是信号发生器模块，第二个部分是功率放大器模块。

信号发生器模块，压电打印头的驱动信号是带有负偏置的梯形波。通过发明中的信号调制模块，正负电压幅度，上升时间、保持时间、死区时间均可调。

信号调制模块，其实现方法为所述状态机。信号发生器，包含信号调制模块，均为FPGA实现。

功率放大器模块，初级为带有相位补偿的集成功率放大电路，后级为带有电流限制功能的互补功率放大电路。

初级功率放大电路，带有反馈补偿的高压运放PA85的电压放大电路。反馈补偿，通过电容C3实现了闭环频率补偿。

次级功率放大电路，两个三极管Q1和Q2通过R6的电压值实现导通，进而关断MOS1或者MOS2，实现电流限制。当电流不超过限定值时，该电路的特征是一个互补功率放大电路。

本发明整体结构分为以下几个模块：

1.信号发生器模块

2.功率放大器模块

整个设备的结构见图1。第一个模块是信号发生器模块。该模块的作用是通过调制产生一对正负电压信号。这种正负电压信号的目的是让压电陶瓷产生一个收缩运动，进而完整地挤出一个黏度较大的液滴。所述正负电压信号幅值范围-10～10V。所述正负电压信号形式见图2。

参数说明：

Tc:驱动信号周期

Tr1：正驱动信号建立时间

Tr2：负驱动信号建立时间

TH：正驱动信号保持时间

TL：负驱动信号保持时间

Tre1：驱动信号0V死区1

Tre2：驱动信号0V死区2

VH：正驱动信号最大电平

VL：负驱动信号最大电平

K1：正驱动信号放大增益

K2：负驱动信号放大增益

n1:上升细分量

n2:保持细分量

n3:死区细分量

m：控制量重复量

其中所述驱动信号的Tr1，Tr2，TH，TL，Tre1，Tre2，VH，VL均可以通过软件通信方式设置参数。所述信号发生器采用FPGA设计。逻辑结构如图3。

FPGA首先通过一个通常方法设计的RS232接口与外部通信获得输入参数，分别为信号保持时间，信号死区时间，信号建立时间以及信号增益。参数处理维可显示的量化指标：占空比，斜率，频率。

这里处理方法为：

占空比＝(2*Tr1+2*Tr2+TH+TL)/(2*Tr1+2*Tr2+TH+TL+Tre1+Tre2)

斜率因数＝m

频率＝1/(2*Tr1+2*Tr2+TH+TL+Tre1+Tre2)

由于正负信号调制方式类似，以正驱动信号为例解释。具体信号调制模块的设计方式通过下述状态机实现：

Step1：参数预处理状态：

通过读VH的值来调整输出控制量的增益K。

具体实施过程如图4。首先利用常见的DDS处理方法，取有效频率＝1/(2*Tr1+TH)，将有效频率作为参数发送给DDS模块。所述DDS模块为一个常见的设计方法，经过该模块查找表获得一个周期的梯形波模板。所述梯形波模板经过信号调制模块转化为实际输出控制量。所述梯形波模板共w个点，存到一个寄存器TRI[w]。

根据一个周期的波形，将梯形波正驱动信号建立时间细分为n1等分；

根据一个周期的波形，将梯形波正驱动信号VH保持时间细分为n2等分。

根据一个周期的波形，将梯形波正驱动信号死区时间细分为n3等分。

其中每等分的周期为DDS输出的同步时钟周期T1；

其中w＝n1+n2+n3；

其中将梯形波分为三组的判断依据是：

循环读取一个周期波形，提取最大值第一次出现的点TR1[max1]和最后一次出现的点TR1[max2],在TR1的下标0到max1-1之间的点共n1个。在TR1的下标max1到max2-1之间的点共n2个，从下标max2到w的点共n3个。

该状态执行完毕后跳转到Step2。

Step2：正驱动信号建立状态：

具体实施过程如图5。即将每次输出到DA的控制值由零电平到目标电平TH的这n1个控制值写入一个寄存器数组TR[n1]。一个梯形波上升的过程就是在一个循环体内以固定周期T1读取TR[n1]，继而实现输出电压的上升。梯形波斜率的调节是通过读取Tr1，改变循环体在一个周期内，输出TR[n1]每个控制量的次数m来改变一个梯形波上升时间。

其中m＝abs(Tr1/(T1*n1))。Abs运算符代表取整操作。该状态执行完毕后跳转到Step3。

Step3：正驱动信号VH保持状态

执行方式与Step2类似，通过循环读取来输出控制量TR[n2]。该状态执行完毕后跳转Step4。

Step4：正驱动信号下降状态：

执行方式与Step2类似。区别在于反向读取寄存器数组TR[n3]。该状态执行完毕后跳转Step5。

Step5：正驱动信号死区保持状态

执行方式与Step2类似。通过读Tre的值来调整0电平输出控制量的个数。个数＝Tre/T1.执行完毕后返回到参数预处理状态Step1。

值得提出的是，负驱动信号的建立过程与正驱动信号一致。

值得提出的是最终输出控制值需要乘以增益K1或K2。正驱动信号K1的范围是0～1。负驱动信号增益K2的范围是-1～0。

值得提出的是当Tr1，Tr2都为0时，控制量重复量可以设置为0。这时输出即可调制为矩形脉冲信号。

值得提出的是，最终得到驱动信号的周期

Tc＝2*Tr1+2*Tr2+Th+TL+Tre1+Tre2

第二个模块是功率放大器模块。本发明的设计方法为两级结构，即初级为带有相位补偿的集成功率放大电路，后级为带有电流保护的互补功率放大电路。所述集成功率放大电路采用PA85功率放大器，电压放大若干倍输出作为所述压电打印头的驱动信号。驱动信号为正负电压的调制信号。在合适的频率与幅值的作用下，所述驱动信号可以通过压电效应作用于压电陶瓷内部的生物材料，并振动生成一个液滴。具体电路实现方式为：

所述初级功率放大电路中，PA85的正负输入端并联二极管D1，D2以获得正负0.7V的电压差避免运放工作不稳定。参考电源由所述隔离型双极型开关电源提供。PA85的电源参考端并联齐纳二极管进行保护。所述信号发生器的输出信号输入到PA85的正输入端。在PA85的7,8脚之间串联一个电阻R2和尽量小的电容C1以获得更好的频率响应。在1,2脚之间串连一个小电阻R3以进行电流输出限制。在PA85的输出脚和负输入端串连一个反馈电阻R4，同时并联一个电容补偿零极点C3。在PA85的负输入端通过一个电阻R5接地。电压放大倍数等于R4除以R5。一般地，初级放大倍数可取2～5倍使得初级信号满足次级放大电路的开启关闭要求。

所述次级功率放大电路中的MOS1和MOS2构成一个互补功率放大电路，其中MOS1是N-MOS，MOS2是P-MOS。所述次级放大电路的开启关闭要求为分别施加在MOS1和MOS2的GATE极开启和关断电压。

整个过程可以描述为压电陶瓷放电通过VO1的输入电压交替导通MOS1和MOS2完成对压电陶瓷的充放电。当控制电压VI1升高时，初级电压VO1正向比例升高，导致MOS1导通从而使得压电陶瓷通过正偏置高压源V230充电；当VI1降低到负电压时，VO1负向比例降低，导致MOS1关断MOS2导通，压电陶瓷向负偏置高压源V-230放电；Q1、Q2，R6共同完成电流限制，当输出电流过大时，作用在R6上的电压导致Q1或者Q2的基极电压升高进而导通，进一步地使得MOS管关断，压电陶瓷的电荷通过自身制动作用以及电阻R8进行释放，从而根据调节R6的大小实现了对压电陶瓷充电电流的保护，R6一般可取值0.1～1欧姆的大功率电阻，R8可取值1～100欧姆的大功率电阻。整个功率放大的系统结构如图6a、图6b所示。

根据PA85产品手册提供的的功率响应曲线，频率补偿电容C1配置为15～22pF之间可以满足不小于200V/us的电压转换速率，选用速率合适的MOS1，MOS2，其空载支持的最大理论带宽可以达到500khz。

Claims (5)

1.一种适用于高粘度生物材料3D打印头驱动装置，其特征在于包括：

信号发生器模块，用于通过调制产生一对正负电压信号，发送至功率放大模块；

功率放大模块，通过两级结构将电压放大，输出正负电压的调制信号，驱动压电打印头，使压电陶瓷产生收缩运动进而挤出液滴；

所述功率放大模块包括：

初级功率放大电路，用于将输入端接收的正负电压信号进行放大，将放大后的电压输入至次级功率放大电路；

次级功率放大电路，用于通过电流反馈对初级功率放大电路的输出信号进行功率限制的电流放大，输出调制信号驱动压电打印头；

所述次级功率放大电路结构如下：

输入端分别经电阻R9、电阻R10与三极管Q2的集电极、三极管Q1的集电极连接； Q2的发射极与Q1的发射极连接，基极相连后、依次通过电阻R11、电阻R6、电阻R8与压电打印头内的压电陶瓷连接；Q2的集电极与Q1的集电极分别与MOS管1的栅极、MOS管2的栅极连接，MOS管1的漏极、MOS管2的漏极分别与正、负电源连接，MOS管1的源极、MOS管2的源极与R11与R6间的结点连接；R6与R8间的结点与Q2的发射极连接；

所述信号发生器模块包括：

参数输入模块，用于与外部通信获得输入参数：信号保持时间，信号死区时间，信号建立时间以及信号增益；

参数显示模块，用于根据输入参数即信号保持时间、信号死区时间，信号建立时间以及信号增益获得占空比、斜率因数、频率输出至DDS；

DDS，用于根据频率进行波形合成，频率控制字输出频率控制码至相位累加器，通过存储在ROM中的的梯形波查找表，输出梯形波模板至信号调节模块；

信号调制模块，用于将梯形波模板按照信号保持时间、信号死区时间、信号建立时间以及信号增益进行处理输出实际控制量。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高粘度生物材料3D打印头驱动装置的驱动方法，其特征在于包括以下步骤：

信号发生器模块通过调制产生一对正负电压信号，发送至功率放大模块；

所述信号发生器模块通过调制产生一正负电压信号包括以下步骤：

1）参数预处理状态：

取有效频率 =1/（2*Tr1 + TH），将有效频率作为参数发送给DDS模块，Tr1 、TH、Tre、K分别表示正驱动信号建立时间、正驱动信号保持时间，死区时间，信号增益；

DDS模块查找表获得一个周期的梯形波模板；所述梯形波模板经过信号调制模块转化为实际输出控制量；

所述梯形波模板共w个点，存到一个寄存器TRI[w]；

根据一个周期的波形，将梯形波正驱动信号建立时间分为n1等分；

根据一个周期的波形，将梯形波正驱动信号VH保持时间分为n2等分；

根据一个周期的波形，将梯形波正驱动信号死区时间分为n3等分；

其中每等分的周期为DDS输出的同步时钟周期T1；

其中w = n1+n2+n3；

2）正驱动信号建立状态：

将每次输出到DA的控制值由零电平到目标电平TH的这n1个控制值写入一个寄存器数组TR[n1]；一个梯形波上升的过程就是在一个循环体内以固定周期T1读取TR[n1]，继而实现输出电压的上升；梯形波斜率的调节是通过读取Tr1，改变循环体在一个周期内，输出TR[n1]每个控制量的次数m来改变一个梯形波上升时间；

其中m= abs(Tr1/(T1*n1))；abs运算符代表取整操作；

3）正驱动信号VH保持状态：

将每次输出到DA的控制值保持目标电平TH的这n2个控制值写入一个寄存器数组TR[n2]；一个梯形波上升的过程就是在一个循环体内以固定周期T1读取TR[n2]，继而实现输出电压的保持；

4）正驱动信号下降状态：

将每次输出到DA的控制值由目标电平TH到零电平的这n3个控制值写入一个寄存器数组TR[n3]；一个梯形波下降的过程就是在一个循环体内以固定周期T1读取TR[n3]，继而实现输出电压的下降；梯形波斜率的调节是通过读取Tr1，改变循环体在一个周期内，输出TR[n3]每个控制量的次数m来改变一个梯形波下降时间；

5）正驱动信号死区保持状态：

一个梯形波死区的过程就是在一个循环体内持续Tre时间长度以固定周期T1输出0，并继而实现输出电压的死区；

6）信号输出：

一个周期的梯形波输出按照驱动信号建立，驱动信号保持，驱动信号下降，驱动信号死区四个状态依次输出；并对这四个状态的输出乘以一个信号增益K，当K大于0时代表输出正驱动信号，当K小于0时，输出负驱动信号；

功率放大模块，通过两级结构将电压放大，输出正负电压的调制信号，驱动压电打印头，使压电陶瓷产生收缩运动进而挤出液滴。

3.根据权利要求2所述的一种适用于高粘度生物材料3D打印头驱动装置的驱动方法，其特征在于步骤1）参数预处理状态中，将梯形波分为三组，具体为：

循环读取一个周期波形，提取最大值第一次出现的点TR1[max1]和最后一次出现的点TR1[max2],在TR1的下标0到max1-1之间的点共n1个；在TR1的下标max1到max2-1之间的点共n2个，从下标max2到w的点共n3个。

4.根据权利要求2所述的一种适用于高粘度生物材料3D打印头驱动装置的驱动方法，其特征在于所述正负电压信号的周期Tc = 2*Tr1+2*Tr2+Th+TL+Tre1+Tre2；Tr1为正驱动信号建立时间，Tr2为负驱动信号建立时间，TH为正驱动信号保持时间，TL为负驱动信号保持时间，Tre1为驱动信号0V死区1时间，Tre2为驱动信号0V死区2时间。

5.根据权利要求2所述的一种适用于高粘度生物材料3D打印头驱动装置的驱动方法，其特征在于所述功率放大模块，通过两级结构将电压放大，输出正负电压的调制信号包括以下步骤：

初级功率放大电路将输入端接收的正负电压信号VI1进行放大，将放大后的电压输入至次级功率放大电路；

次级功率放大电路通过输入电压VO1交替导通MOS管1和MOS管2完成对压电陶瓷的充放电；当VI1升高时，VO1正向比例升高，导致MOS1导通从而使得压电陶瓷通过正偏置高压源充电；当VI1降低到负电压时，VO1负向比例降低，导致MOS管1关断MOS管2导通，压电陶瓷向负偏置高压源放电； Q1、Q2，R6共同完成电流限制，当输出电流升高时，作用在R6上的电压导致Q1或者Q2的基极电压升高进而导通，进一步地使得MOS管关断，压电陶瓷的电荷通过自身制动作用以及电阻R8进行释放，从而根据调节R6的大小实现了对压电陶瓷充电电流的保护。

Images