[發明專利]無變壓器的超聲波電機驅動器

無效

• 申請號: 200710072260.X
• 申請日: 2007-05-25
• 公開（公告）號: CN101060291A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 曲建俊;王志峰;鄧靜;郝峰;董琳
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00;H02N2/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 王吉東

技術領域

本發明涉及到超聲波電機的驅動器。?

背景技術

超聲波電機是近二十年來出現的一種全新概念的驅動裝置，和傳統的電磁電機相比，具有慣性小、不受磁場影響、運轉寧靜、低速大扭矩、可直接帶動負載、斷電自鎖、運動形式靈活多樣等特點。超聲波電機需要至少兩路相位相差90°的高頻高壓信號來驅動。目前，超聲波電機驅動器大致分兩大類：一類是利用開關逆變技術(參見附圖12)，采用變壓器升壓，這種措施在國內使用比較普遍，但體積笨重，并且不同型號電機需要匹配不同型號的電源(如中國專利申請號為02138534.3的公開文獻)，通用性不好；另一類是采用直接數字合成信號波形(參見附圖13)，這種措施雖實現了調頻、調相和調幅的調節，激勵信號理想，但信號的產生采用了昂貴的DSP和DDS芯片，不僅大材小用、電路結構復雜，而且價格昂貴(如中國專利申請號為03112679.0的公開文獻)。國內現有的驅動器大都不具備同時調節頻率、調節相位差、調節輸出電壓峰峰值以及調節輸出驅動波形占空比的功能，這使驅動電源的應用領域受到很大的限制。而且現有的驅動器均采用變壓器升壓，體積較大，不利于設備的小型化。隨著機械微電子的快速發展對微型電機的需求越來越多，經常需要小于1cm³的微馬達，由于超聲波電機的尺寸不受限制，在小型電機領域內更有發展前景。這使得研制小尺寸超聲波電機驅動電源成為一種必然。?

發明內容

為了解決超聲波電機驅動器需要變壓器驅動而帶來了體積大、適應性差和成本高的問題，本發明提供了一種更適用于小型超聲電機的體積小、適應性強、成本低的無變壓器的超聲波電機驅動器。?

無變壓器的超聲波電機驅動器，它包括單片機脈沖信號發生電路2、直流升壓電路1、多路隔離驅動電路3和多路橋式斬波電路4，所述單片機脈沖信號發生電路2的含有相同頻率、占空比和相位差的多路脈沖信號輸出端分別與多路隔離驅動電路3的信號輸入端連接，每路隔離驅動電路3的信號輸出端與每路橋式斬波電路4的控制信號輸入端連接，每路橋式斬波電路4的兩個電源端并聯在直流升壓電路1的直流驅動電壓Vout的輸出端和電源地之間，每路橋式斬波電路4輸出超聲波電機的一路脈沖驅動信號，所述直流升壓電路1由開關電源控制電路11、功率驅動電路12、濾波電路16、升壓電路13、分壓電路14和分壓采樣電路15組成，所述開關電源控制電路11的控制信號輸出端與功率驅動電路12的信號輸入端連接，功率驅動電路12的信號輸出端與升壓電路13的控制信號輸入端連接，升壓電路13的直流電壓輸出端輸出等于超聲波電機驅動信號峰-峰值的直流驅動電壓Vout給橋式斬波電路4的電源輸入端，分壓電路14的兩個電源端分別與升壓電路13的直流電壓輸出端Vout和電源地連接，分壓電路14的輸出端輸出直流驅動電壓Vout一半的驅動參考電壓VCOM，分壓采樣電路15由兩個電阻串聯后并聯在升壓電路13的直流電壓輸出端和電源地之間，分壓采樣電路15的輸出端與濾波電路16的信號輸入端連接，濾波電路16的信號輸出端與開關電源控制電路11的電壓反饋信號輸入端連接。?

本發明的無變壓器的超聲波電機驅動器的優點有：(一)、采用直流升壓電路提供超聲波電機需要的驅動信號的峰峰值電壓，可調整范圍寬、輸出電壓穩定、帶載能力強；(二)、采用單片機軟件控制輸出斬波用的數字脈沖信號，能夠靈活調整輸出驅動信號的頻率、占空比和相位差等參數；(三)、每路驅動信號產生電路都是獨立的，不但能夠根據實際需要的驅動信號的路數進行硬件靈活匹配，易于形成系列化產品，還方便維護與維修；(四)、電路結構模塊化，方便批量生產；(四)、體積小、成本低。可以應用于超聲波電機的科研院所以及超聲波電機應用領域，也可應用于超聲波發生器領域。?

附圖說明

圖1是本發明的整體電路結構示意圖，圖2、圖3是具體實施方式二所述的直流升壓電路1的電路結構示意圖，圖4是具體實施方式三中所述的隔離驅動電路3和橋式斬波電路4的電路結構示意圖，圖5是具體實施方式四所述的整體電路結構示意圖，圖6是具體實施方式五中所述的整體電路結構示意圖，圖7是具體實施方式五中所述的可編程晶振電路8的電路結構示意圖，圖8?是具體實施方式七中所述的整體電路結構示意圖，圖9是具體實施方式七所述的整體電路結構示意圖，圖10是具體實施方式七所述的電壓采樣電路9的電路結構示意圖，圖11、圖12是現有兩種超聲波電機驅動器的電路結構示意圖。?

具體實施方式