便携式高精度动态压电陶瓷驱动电源研究

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本课题来源于国家自然科学基金,主要是为了研制一种便携式高精度动态压电陶瓷驱动电源。随着压电陶瓷应用领域的不断扩大,很多工作场合需要直接将驱动电源内嵌在设备中,这就要求驱动电源的体积非常小。但是目前国内外的压电陶瓷驱动电源都是采用交流供电,体积较大,严重制约了压电陶瓷驱动电源的应用领域,并且交流供电对很多野外工作场合形成了制约。因此设计一种便携式的、采用蓄电池或车载电源供电的压电陶瓷驱动电源以满足实际的需要。  根据压电陶瓷驱动电源的工作流程,本论文分成MCU控制模块、功率放大模块和便携式供电电源模块三大部分来设计。采用16位高精度DA转换芯片-AD5060保证系统的精度要求;采用PA79芯片构成桥式放大电路结构,外加前置放大OP177来抑制输入失调电压,使得电源的分辨率和稳定性都符合系统要求;论文采用DC-DC变换器的PWM开关电源技术,分析了开关电源中比较常用的推挽式和反激式两种拓扑结构,并对每种拓扑结构的工作原理进行了详细阐述,比较两种方案的优缺点后,采用隔离反激式拓扑来设计便携式供电电源模块。  本论文采用模块化设计思想完成了MSP430的板上控制系统、USB通信系统以及基于LabVIEW的PC端上位机软件的设计工作。通过PC机或板上控制系统设置工作参数,产生高精度的模拟输入电压。  论文设计中精确计算元器件的功率参数来选择合适的元器件,以保证硬件电路的可靠性运行。便携式供电电源模块中变压器的匝数比、MOSFET开关管的选取等都十分的重要。设计中采用Multisim软件对硬件电路进行了仿真分析,保证硬件电路的准确性。论文最后对驱动电源的输出结果进行了性能测试,测试结果达到了设计的要求,基本完成了预期的目标。该驱动电源体积小、精度高,动态性能好,应用范围广。
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