[發(fā)明專利]基于FPGA的多功能壓電泵驅(qū)動電源及驅(qū)動方法

有效

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• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103280988A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設計）人: 李新波;梁亮;蔣楠;周秀文;劉國君;楊志剛;聶磊
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

技術領域

本發(fā)明屬于電源領域。

背景技術

壓電泵是近年來開發(fā)的一種新型泵，是壓電驅(qū)動器的一個重要分支。它以其獨特的工作方式和特殊的性能日益受到各國學者的廣泛重視，因此世界各國都競相開展對壓電泵驅(qū)動電源的研究。現(xiàn)有的驅(qū)動電源大多采用高壓運算放大器構(gòu)成電壓放大、功率放大或兩者組合式驅(qū)動電源，其具有靜態(tài)性能好、集成度高、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，但其輸出電流小，動態(tài)性能受到限制，并且高壓運算放大器普遍價格偏高，不利于實際應用。目前學者研究的壓電泵驅(qū)動電源，也大多集中在單路輸出，雖然頻率和幅值（峰峰值）均可調(diào)節(jié)，但相位無法調(diào)節(jié)。對于具有兩個或兩個以上腔體的多腔泵，由于其需要各腔驅(qū)動電源相位有一定差值，目前現(xiàn)有的驅(qū)動電源就不能滿足要求了。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供可實現(xiàn)兩路正弦波輸出，其輸出頻率、幅值（峰峰值）和相位均可調(diào)節(jié)的基于FPGA的多功能壓電泵驅(qū)動電源及驅(qū)動方法。

本發(fā)明是由輸入回路、前級AC-DC模塊、前級PWM調(diào)壓模塊、兩路DC-AC功率模塊、控制及驅(qū)動模塊組成，

電源經(jīng)過保護回路和低通濾波回路組成的輸入回路進入，然后分為兩路，其中一路經(jīng)過降壓、整流、穩(wěn)壓和濾波組成的供電模塊后產(chǎn)生低壓直流電，為系統(tǒng)中的低壓芯片供電；另一路經(jīng)過整流后進入功率因數(shù)校正回路，從而實現(xiàn)390V直流電壓的輸出，并且提高了電源的功率因數(shù)，其輸出的390V直流電壓進入前級PWM調(diào)壓模塊進行調(diào)壓；

C8051F340與電腦（PC）間和與FPGA間均采用串口通信，C8051F340接收按鍵信號和驅(qū)動液晶屏顯示，根據(jù)液晶屏上的提示，通過按鍵來設置最終輸出正弦波電壓的頻率、幅值、相位及控制電源的啟動和停止；C8051F340利用其內(nèi)部的AD模塊對兩路DC-AC功率模塊的反饋信號和前級PWM高壓模塊的反饋信號采樣，并將采樣結(jié)果通過串口傳遞給FPGA，實現(xiàn)輸出的閉環(huán)控制；FPGA輸出的PWM波作用于PWM調(diào)壓模塊，輸出的SPWM波通過驅(qū)動電路后作用于兩路DC-AC功率模塊；

?PWM調(diào)壓模塊的輸出為直流電壓，輸出連接到了兩路DC-AC功率模塊，作為待逆變的電壓；兩路DC-AC功率模塊具有兩路逆變橋，可輸出兩路正弦波；上位機監(jiān)控軟件運行在電腦上，通過軟件界面操作實現(xiàn)與按鍵同樣的功能，其指令通過電腦的串口傳遞給C8051F340，從而實現(xiàn)控制操作，同時軟件界面可對輸出波形進行監(jiān)控；

輸入回路：P2為電源輸入端，輸入端P2與輸出端AC_220H、AC_220L間有保險絲F1、功率型NTC熱敏電阻RT1、薄膜電容C101、C102、?C103、C104、共模電感L_power，電容C101、C102、C103、C104和電感L_power構(gòu)成低通濾波器；

供電模塊：通過AC_220H、AC_220L與輸入回路連接，設置有電源變壓器AC-DC_T1、整流橋AC-DC_D1、集成穩(wěn)壓芯片AC-DC_U1、穩(wěn)壓二級管AC-DC_D2、集成穩(wěn)壓芯片AD-DC_U2和AC-DC_U3、六個用于濾波的電解電容、用于限流的電阻AC-DC_R1、用于電源指示燈的發(fā)光二極管LED；

前級AC-DC模塊的整流和功率因數(shù)校正回路：其輸入端的兩個接線端分別接輸入回路的輸出端的AC_220H、AC_220L，其電源輸入端接供電模塊的直流輸出端；