專利名稱：基于雙電感雙電容的超聲波電機(jī)全橋驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無鐵心電機(jī)的驅(qū)動電路，尤其是一種基于雙電感雙電容的超聲波電機(jī)全橋驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的超聲波電機(jī)驅(qū)動電路，大都使用串聯(lián)或者并聯(lián)諧振電路，其諧振頻率基本接近于電機(jī)的諧振頻率。電機(jī)在運(yùn)行時，其二相驅(qū)動電路的品質(zhì)因數(shù)會發(fā)生變化，這會造成電機(jī)的輸入電壓發(fā)生變化，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生波動。當(dāng)驅(qū)動頻率越接近諧振頻率，驅(qū)動電路的電壓增益隨品質(zhì)因數(shù)的變化就會越明顯，因此電機(jī)在運(yùn)行時也就難以獲得較好的動態(tài)性能。使用基于雙電感雙電容(LLCC)的全橋電路來驅(qū)動超聲波電機(jī)，此電路工作在其幾何諧振頻率，超聲波電機(jī)二相驅(qū)動輸入電壓基本不受電機(jī)品質(zhì)因數(shù)變化的影響，因此電機(jī)在運(yùn)行時可以獲得較好的動態(tài)性能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于雙電感雙電容的超聲波電機(jī)全橋驅(qū)動電路。本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn):一種基于雙電感雙電容的超聲波電機(jī)全橋驅(qū)動電路，其特征在于:包括一 DSP控制器、一驅(qū)動芯片、一全橋電壓變換單兀、一第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元和一第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元，所述DSP控制器連接所述驅(qū)動芯片的輸入端，所述驅(qū)動芯片的第一輸出端連接所述第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元的控制端，所述驅(qū)動芯片的第二輸出端連接所述第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元的控制端，所述驅(qū)動芯片的第三輸出端連接所述全橋電壓變換單元的控制端，所述全橋電壓變換單元的輸出端連接所述第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元的輸入端和所述第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元的輸入端。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述全橋電壓變換單元由一變壓器T、一場效應(yīng)管QlO和一電容ClO組成。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元由電感Lll和L12、場效應(yīng)管 Q11、Q12、Q13 和 Q14、二極管 D11、D12、D13 和 D14 以及電容 Cll、C12、C13、C14 和 C15
組成全橋驅(qū)動電路。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元由電感L21和L22、場效應(yīng)管 Q21、Q22、Q23 和 Q24、二極管 D21、D22、D23 和 D24 以及電容 C21、C22、C23、C24 和 C25組成全橋驅(qū)動電路。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述DSP控制器型號為TMS320F2812或TMS320F2808。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述驅(qū)動芯片型號為IR2101、IR2103或IR2110。本 發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊簡單，根據(jù)驅(qū)動電路要求可與控制系統(tǒng)一起集成，易調(diào)速，低速區(qū)平穩(wěn)無脈動(較一般低速電機(jī)諸如步進(jìn)電機(jī)而言)，電機(jī)停電后具有摩擦自鎖功能，且在高頻域振動，能量衰減極快，有極高動態(tài)響應(yīng)特性(機(jī)械時間常數(shù)在幾ms以內(nèi))、易實(shí)現(xiàn)高精度的速度和位置伺服控制；使用此電路的超聲波電機(jī)二相驅(qū)動輸入電壓基本不受電機(jī)品質(zhì)因數(shù)變化的影響，且二相驅(qū)動輸入電壓基本相等，本發(fā)明包括全橋電路和二相LLCC驅(qū)動電路，此驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)較簡單，可進(jìn)一步微型化。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。圖2是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將通過具體實(shí)施例和相關(guān)附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，本實(shí)施例提供一種基于雙電感雙電容的超聲波電機(jī)全橋驅(qū)動電路，其特征在于:包括一 DSP控制器、一驅(qū)動芯片、一全橋電壓變換單兀、一第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元和一第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元，所述DSP控制器連接所述驅(qū)動芯片的輸入端，所述驅(qū)動芯片的第一輸出端連接所述第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元的控制端，所述驅(qū)動芯片的第二輸出端連接所述第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元的控制端，所述驅(qū)動芯片的第三輸出端連接所述全橋電壓變換單元的控制端，所述全橋電壓變換單元的輸出端連接所述第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元的輸入端和所述第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元的輸入端。如圖2所不,所述全橋電壓變換單兀由一變壓器T、一場效應(yīng)管QlO和一電容ClO組成；所述第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元由電感Lll和L12、場效應(yīng)管Q11、Q12、Q13和Q14、二極管D11、D12、D13和D14以及電容C11、C12、C13、C14和C15組成全橋驅(qū)動電路；所述第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元由電感L21和L22、場效應(yīng)管Q21、Q22、Q23和Q24、二極管D21、D22、D23和D24以及電容C21 、C22、C23、C24和C25組成全橋驅(qū)動電路；所述DSP控制器I型號為TMS320F2812或TMS320F2808等；所述驅(qū)動芯片2型號為IR2101、IR2103或IR2110
坐寸ο本發(fā)明中二相LLCC全橋驅(qū)動電路的組成及原理相同，提供了一種基于LLCC的超聲波電機(jī)全橋驅(qū)動電路，能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波電機(jī)二相驅(qū)動輸入電壓基本不受電機(jī)品質(zhì)因數(shù)變化的影響。超聲波電機(jī)是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子單方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，其LLCC驅(qū)動電路通過脈寬調(diào)制對二相LLCC驅(qū)動電路的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)二相LLCC驅(qū)動電壓的平衡。本發(fā)明中，DSP作為控制芯片產(chǎn)生驅(qū)動頻率調(diào)節(jié)信號以及驅(qū)動全橋電路的調(diào)節(jié)信號，對電機(jī)輸出A、B兩相PWM的頻率、相位及其通斷進(jìn)行控制。通過開通及關(guān)斷PWM波的輸出來控制超聲波電機(jī)的啟動和停止運(yùn)行；通過調(diào)節(jié)輸出PWM波的頻率及兩相的相位差來調(diào)節(jié)電機(jī)的最佳運(yùn)行狀態(tài)。驅(qū)動電路由MOSFET驅(qū)動電路組成，驅(qū)動芯片由集成驅(qū)動電路IR2110電路組成，集成驅(qū)動芯片IR2110將PWM信號轉(zhuǎn)化為MOSFET的驅(qū)動控制信號，并將DSP電路與功率電路隔離。本發(fā)明是一種超聲波電機(jī)驅(qū)動電路，所有的電路元件都安裝在一個電路板上，與電機(jī)的接入點(diǎn)為電機(jī)接入點(diǎn)A、電機(jī)接入點(diǎn)B和電機(jī)接入點(diǎn)C。上列較佳實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等·同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于雙電感雙電容的超聲波電機(jī)全橋驅(qū)動電路，其特征在于:包括一 DSP控制器、一驅(qū)動芯片、一全橋電壓變換單兀、一第一相雙電感雙電容驅(qū)動單兀和一第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元，所述DSP控制器連接所述驅(qū)動芯片的輸入端，所述驅(qū)動芯片的第一輸出端連接所述第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元的控制端，所述驅(qū)動芯片的第二輸出端連接所述第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元的控制端，所述驅(qū)動芯片的第三輸出端連接所述全橋電壓變換單元的控制端，所述全橋電壓變換單元的輸出端連接所述第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元的輸入端和所述第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙電感雙電容的超聲波電機(jī)全橋驅(qū)動電路，其特征在于:所述全橋電壓變換單元由一變壓器T、一場效應(yīng)管QlO和一電容ClO組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙電感雙電容的超聲波電機(jī)全橋驅(qū)動電路，其特征在于:所述第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元由電感Lll和L12、場效應(yīng)管Qll、Q12、Q13和Q14、二極管D11、D12、D13和D14以及電容Cll、C12、C13、C14和C15組成全橋驅(qū)動電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙電感雙電容的超聲波電機(jī)全橋驅(qū)動電路，其特征在于:所述第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元由電感L21和L22、場效應(yīng)管Q21、Q22、Q23和Q24、二極管D21、D22、D23和D24以及電容C21、C22、C23、C24和C25組成全橋驅(qū)動電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙電感雙電容的超聲波電機(jī)全橋驅(qū)動電路，其特征在于:所述DSP控制器型號為TMS320F2812或TMS320F2808。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙電感雙電容的超聲波電機(jī)全橋驅(qū)動電路，其特征在于:所述驅(qū)動芯片型號為 IR2101、IR2103或IR2110。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于雙電感雙電容的超聲波電機(jī)全橋驅(qū)動電路，包括一DSP控制器、一驅(qū)動芯片、一全橋電壓變換單元、一第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元和一第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元，所述DSP控制器連接所述驅(qū)動芯片的輸入端；所述驅(qū)動芯片的第一輸出端連接所述第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元的控制端，第二輸出端連接所述第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元的控制端，第三輸出端連接所述全橋電壓變換單元的控制端；所述全橋電壓變換單元的輸出端連接所述第一相雙電感雙電容驅(qū)動單元的輸入端和所述第二相雙電感雙電容驅(qū)動單元的輸入端。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊簡單，根據(jù)驅(qū)動電路要求可與控制系統(tǒng)一起集成，易調(diào)速，低速區(qū)平穩(wěn)無脈動，可進(jìn)一步微型化。
文檔編號H02N2/14GK103248265SQ20131017917
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月15日
發(fā)明者傅平 申請人:閩江學(xué)院