CN110224630A - 超声波电机幅值稳幅控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超声波电机幅值稳幅控制电路，电路主要包括输出可调的DC/DC转换芯片及外围辅助电路、电压可调升压变压器、跟随电路、滤波电路、整流电路、分压电路、隔离电路、超声波电机。本发明能有效的稳定超声电机驱动电压幅值、将幅值限定在一定的范围之内，有效的保证了超声波电机在工作环境温度变化或电机自身工作时间长短变化的情况下，既可以输出最大力矩却又不损坏电机的性能；该电路成本低、控制性能好。
Description
技术领域
本发明涉及超声波电机控制技术领域，具体涉及一种超声波电机幅值稳幅控制电路。
背景技术
超声波电机(USM)因其工作频率大于20KHz属于超声波频段，故被称为超声波电机。它是以压电陶瓷(PZT)换能片作为核心驱动部件，利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，将弹性材料的微观形变通过共振放大和摩擦耦合转换成转子或滑块的宏观运动的一种新原理微特电机。
由超声波电机的工作原理可知，超声波电机的性能与电机定子的振幅有关。振幅越大，电机的转速越快、输出力矩越大。但是，大的振幅可能超过压电陶瓷换能片所能承受的极限导致压电陶瓷换能片断裂，对电机造成永久性损坏。
同理，对压电陶瓷而言，施加的电压越高，其形变越大，输出力也越大。当施加的电压大到一定程度时，由此产生的形变将导致压电陶瓷碎裂，从而导致电机失效。为了提高超声波电机工作的安全性，必须控制施加在压电陶瓷上的电压幅值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声波电机幅值稳幅控制电路,以保证超声波电机在工作环境温度变化或电机自身工作时间长短变化的状态下幅值不变，可靠运行。
为了达到本发明的目的，本发明提出的方案如下：
超声波电机幅值稳幅控制电路，包括DC/DC转换芯片U1及外围辅助电路；电压可调升压变压器T1；跟随电路U2、C3；RC滤波电路R3、C2；整流二极管D1；分压电阻R1、R2；隔直电容C1；超声波电机M；
所述DC/DC转换芯片U1的输入端连接电源提供的+Vin电压，输出端连接电压可调升压变压器T1初级侧电源端，反馈端通过电阻R7和电容C5并联、电阻R5和电阻R6并联连接，电阻R 4的一端串接在电阻R5和电阻R6并联支路上另一端串接电容C4和跟随电路U2的输出端；所述跟随电路U2的输入端连接RC滤波电路的一端和整流二极管D1的反向端，C3为U2的退耦电容并联在U2的电源到地端；所述RC滤波电路电阻R3和电容C2并联；所述整流二极管D1的正向端连接分压电阻的中心端；所述分压电阻R1一端串接电阻R2，另一端连接隔直电容C1，电阻R2的另一端接地；所述隔直电容C1的另一端连接超声电机的A相或B相端。
进一步的，超声电机幅值稳幅控制电路中所述的DC/DC转换芯片U1及外围辅助电路中，输入电容器C6、C7并联，一端连接DC/DC转换芯片U1的电源电压输入端，另一端接地；升压电容器C8一端连接DC/DC转换芯片U1的升压电容端另一端连接电压输出端；钳位二极管D2阴极端连接DC/DC转换芯片U1的电压输出端阳极端接地；电感器L1一端连接DC/DC转换芯片U1的电压输出端另一端连接输出电容器C9、C10，输出电容器C9、C10并联另一端接地。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明电路成本低、控制性能好；实现了超声波电机驱动峰值电压的稳定，将电压幅值限定在一定的范围之内，有效的保证了电机在工作环境温度变化或电机自身工作时间长短变化的情况下既可以输出最大力矩却又不损坏电机的性能而可靠运行。
附图说明
图1为超声波电机幅值稳幅控制电路结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
如图1所示，超声波电机幅值稳幅控制电路，包括DC/DC转换芯片U1及外围辅助电路；电压可调升压变压器T1；跟随电路U2、C3；RC滤波电路R3、C2；整流二极管D1；分压电阻R1、R2；隔直电容C1；超声波电机M组成。所述DC/DC转换芯片U1的输入端连接电源提供的+Vin电压，输出端连接电压可调升压变压器T1初级侧电源端，反馈端通过电阻R7和电容C5并联、电阻R5和电阻R6并联连接，电阻R 4的一端串接在电阻R5和电阻R6并联支路上另一端串接电容C4和跟随电路U2的输出端；所述跟随电路U2的输入端连接RC滤波电路的一端和整流二极管D1的反向端，C3为U2的退耦电容并联在U2的电源到地端；所述RC滤波电路电阻R3和电容C2并联；所述整流二极管D1的正向端连接分压电阻的中心端；所述分压电阻R1一端串接电阻R2，另一端连接隔直电容C1，电阻R2的另一端接地；所述隔直电容C1的另一端连接超声电机M的A相端或B相端。
超声波电机幅值稳幅控制电路，控制原理如下：将电源提供的+Vin电源经DC/DC转换芯片U1转换成可调输出电压VCC(0∽+Vin-3V)连接到升压变压器T1初级电源侧，为超声电机驱动电路提供输入功率。其特征在于：电路主要由输出可调的DC/DC转换芯片U1及外围辅助电路组成。其中，取自超声电机A相或B相输入端的高压交流信号经隔直电容C1；分压电阻R1、R2；整流二极管D1；RC滤波电路R3、C2；跟随电路U2、C3等处理，形成输出电压随电机驱动电压幅值在0-1.21V之间变化的负反馈电路，DC/DC转换芯片U1根据反馈信号的大小自动调节升压变压器T1的初级母线电压，达到最终稳定超声电机驱动电压幅值的目的。稳定的幅值可通过改变R7阻值大小进行调节。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (2)
1.超声波电机幅值稳幅控制电路，其特征在于，包括DC/DC转换芯片U1及外围辅助电路；电压可调升压变压器T1；跟随电路U2、C3；RC滤波电路R3、C2；整流二极管D1；分压电阻R1、R2；隔直电容C1；超声波电机M；
所述DC/DC转换芯片U1的输入端连接电源提供的+Vin电压，输出端连接电压可调升压变压器T1初级侧电源端，反馈端通过电阻R7和电容C5并联、电阻R5和电阻R6并联连接，电阻R4的一端串接在电阻R5和电阻R6并联支路上另一端串接电容C4和跟随电路U2的输出端；所述跟随电路U2的输入端连接RC滤波电路的一端和整流二极管D1的反向端，C3为U2的退耦电容并联在U2的电源到地端；所述RC滤波电路电阻R3和电容C2并联；所述整流二极管D1的正向端连接分压电阻的中心端；所述分压电阻R1一端串接电阻R2，另一端连接隔直电容C1，电阻R2的另一端接地；所述隔直电容C1的另一端连接超声电机M的A相或B相端。
2.根据权利要求1所述超声波电机幅值稳幅控制电路，其特征在于，超声电机幅值稳幅控制电路中所述的DC/DC转换芯片U1及外围辅助电路中，输入电容器C6、C7并联，一端连接DC/DC转换芯片U1的电源电压输入端，另一端接地；升压电容器C8一端连接DC/DC转换芯片U1的升压电容端另一端连接电压输出端；钳位二极管D2阴极端连接DC/DC转换芯片U1的电压输出端阳极端接地；电感器L1一端连接DC/DC转换芯片U1的电压输出端另一端连接输出电容器C9、C10，输出电容器C9、C10并联另一端接地。
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