[發明專利]一種納米操縱器高壓控制電源系統

有效

• 申請號: 201310535780.5
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103546060B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 彭勇;馬鴻斌;金斌玲;張軍偉;謝鳳珍;蘭倩倩;張俊麗;薛德勝
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: H02N2/06
• 分類號: H02N2/06
• 代理公司: 江陰市永興專利事務所(普通合伙) 32240
• 代理人: 達曉玲;施光亞

1.一種納米操縱器高壓控制電源系統，其特征在于，包括：

-電子顯微鏡原位納米操縱器高壓控制電源，把接受到的上位機的控制信號處理成穩定的脈沖電壓信號驅動所述納米操縱器在納米尺度下的精確運動，同時把納米操縱器的實時運動軌跡反饋回上位機；

-與所述電子顯微鏡原位納米操縱器高壓控制電源連接、用于接收脈沖高壓信號并進行精確運動的納米操縱器；

-與所述電子顯微鏡原位納米操縱器高壓控制電源連接、用于發出控制信號和接受、顯示納米操縱器實時運動軌跡的上位機。

2.根據權利要求1所述的納米操縱器高壓控制電源系統，其特征在于，所述電子顯微鏡原位納米操縱器高壓控制電源包括：

-DSP信號控制器，接受上位機發出的控制信號，輸出低壓脈沖信號給線性可調高壓放大電路，接受附屬電路輸出的納米操縱器實時運動軌跡模擬信號并把其轉換為數字信號反饋給上位機；

-線性可調高壓放大電路及其附屬電路，接受DSP信號控制器產生的低壓模擬脈沖信號，經線性可調高壓放大電路放大后可輸出-350V~+350Ｖ電壓范圍的模擬脈沖信號驅動納米操縱器運動，采集納米操縱器實時運動軌跡模擬信號，并反饋給DSP信號控制器。

3.根據權利要求2所述的納米操縱器高壓控制電源系統，其特征在于，所述線性可調高壓放大電路及其附屬電路包括：線性可調高壓放大電路、接口保護電路和信號采集電路。

4.根據權利要求3所述的納米操縱器高壓控制電源系統，其特征在于，所述線性可調高壓放大電路包括電壓跟隨電路和電壓串聯負反饋電路；

根據權利要求4所述的納米操縱器高壓控制電源系統，其特征在于，所述電壓跟隨電路包括：第一運算放大器；

所述的第一運算放大器的同相輸入端的輸入電壓信號為所述DSP信號控制器輸出的低壓脈沖信號，第一運算放大器的反向輸入端與輸出端短接，組成電壓跟隨器。

5.根據權利要求4所述的納米操縱器高壓控制電源系統，其特征在于，所述電壓串聯負反饋電路包括：第二運算放大器、第十電阻、第十二電阻、第十三電阻、第一電位器、第二電位器、第一高頻快速開關二極管到第四高頻快速開關二極管、第一N溝道場效應管、第二N溝道場效應管、第三電容、第四電容；

所述第一運算放大器輸出電壓作為所述第二運算放大器的同相輸入端的輸入電壓；

所述第二運算放大器的同相輸入端串接第一高頻快速開關二極管負極，第一高頻快速開關二極管正極接到第二高頻快速開關二極管負極，第二高頻快速開關二極管的正極接到第二運算放大器的反相輸入端；

所述第二運算放大器的同相輸入端串接第三高頻快速開關二極管正極，第三高頻快速開關二極管負極接到第四高頻快速開關二極管正極，第四高頻快速開關二極管的負極接到第二運算放大器的反相輸入端；

所述第二運算放大器的反相輸入端通過第十電阻接地；

所述第二運算放大器的反相輸入端連接第一電位器一端，第一電位器另一端連接第一N溝道場效應管的漏極，第一N溝道場效應管的柵極通過第十二電阻接地，第一N溝道場效應管的源極直接接地；

所述第二運算放大器的反相輸入端連接第二電位器一端，第二電位器另一端連接第二N溝道場效應管的漏極，第二N溝道場效應管的柵極通過第十三電阻接地，第二N溝道場效應管的源極直接接地。

6.根據權利要求4所述的納米操縱器高壓控制電源系統，其特征在于，所述電壓串聯負反饋電路還包括：第一到第九電阻、第十一電阻、第一電容到第四電容、第一穩壓管、第二穩壓管、高壓大功率PNP三極管、高壓大功率NPN三極管、PNP三極管、NPN三極管、正高壓電壓源、負高壓電壓源；

所述第三電容與第十一電阻并聯，并聯的一端與所述第二運算放大器的反相輸入端連接，另一端與輸出電壓端相連；

所述第二運算放大器的輸出端通過第七電阻接地；

所述第二運算放大器的輸出端通過第四電容與輸出電壓端相連；

所述正高壓電壓源通過第一電阻接到高壓大功率PNP三極管集電極；

所述正高壓電壓源通過串接第四電阻和第五電阻接到高壓大功率PNP三極管基極；

所述高壓大功率PNP三極管發射極與輸出電壓端相連；

所述負高壓電壓源通過第二電阻接到高壓大功率NPN三極管集電極；

所述負高壓電壓源通過串接第八電阻和第六電阻接到高壓大功率NPN三極管基極；

所述高壓大功率NPN三極管發射極與輸出電壓端相連。

7.所述正高壓電壓源通過第三電阻接到NPN三極管基極，公共點接到第一穩壓管負極，第一穩壓管正極接地，在第一穩壓管并聯第一電容；

所述第四電阻和第五電阻公共端接到NPN三極管集電極；

所述NPN三極管發射極分別接到第一運算放大器和第二運算放大器的正工作電源輸入端上；

所述負高壓電壓源通過第九電阻接到PNP三極管基極，PNP三極管基極接到第二穩壓管正極，第二穩壓管負極接地，在第二穩壓管并聯第二電容；

所述第八電阻和第六電阻公共端接到PNP三極管發射極；

所述NPN三極管集電極分別接到第一運算放大器和第二運算放大器的負工作電源輸入端上。