[发明专利]压电泵驱动电源

说明书

技术领域

本发明属于电源领域。

背景技术

压电泵是压电驱动器的一个重要分支，具有体积小、结构简单、质量轻、能耗低、不存在电磁干扰、可根据施加的电压或频率控制输出的流量等优点。因此，其广泛应用于化学分析、医疗器械、航空航天器、机器人和内燃机燃料供给等领域。

当压电泵的结构确定之后，其分辨率和精度则取决于压电驱动电源的性能，现有的压电驱动电源大多采用高压运算放大器构成电压放大、功率放大或两者组合式驱动电源，其具有静态性能好、集成度高、结构简单等优点，但其输出电流小，动态性能受到限制，需要从外部提供信号源和高压直流电，使用条件苛刻，而且高压运算放大器普遍价格偏高，适用场合有限，大大限制了压电泵的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种自带信号源、采用低压直流电输入、成本低、高精度的压电泵驱动电源。

本发明是由电源模块、控制模块、调压模块和逆变模块组成，其中控制模块是由FPGA最小系统、液晶显示模块、按键模块、驱动电路和检测电路，调压模块和逆变模块组成；

电源模块：P1为低压电源的输入接口，经过二级管D14和保险丝F1后得到的VCC分为三路：第一路给系统中的功率开关管驱动芯片供电；第二路给系统中的其它低压供电芯片供电；第三路进入调压模块，作为被调的电源；

按键和液晶显示模块：按键模块的KEY1～KEY6与FPGA的6个I/O端口相连；液晶显示模块的DB0~DB7为数据引脚，分别与FPGA的13个I/O端口相连；

驱动电路：SPWM_A、SPWM_B 、SPWM_C、SPWM_D接FPGA最小系统的4个SPWM输出引脚；SPWM_HO1、SPWM_LO1、SPWM_HO2、SPWM_LO2通过排线接到逆变桥的4个MOS管控制端；

检测模块和接口电路：采用四路AD芯片TLC2554，与FPGA通过SPI总线进行通信，U1芯片的SDO、SDI、SCLK、INT、CS、FS引脚分别与FPGA的6个I/O端口连接；A0~A2为输入的三路待采样信号，分别为逆变模块的温度反馈信号S_TFB、电压反馈信号S_VFB和调压模块的电压反馈信号VFB_P，S_TFB、S_VFB与驱动电路中标号相同的线相连；

调压模块：V_pwm为输出电压，连接到逆变模块的输入，U1为MOS驱动芯片UCC27324，其输入引脚INA通过排线连接到FPGA的PWM输出引脚，输出引脚OUTA接MOSFET的控制端；

逆变模块：输入电压V_pwm与调压模块的输出电压连接，SPWM_HO1、SPWM_LO1、SPWM_HO2、SPWM_LO2为逆变桥的驱动信号，它们分别连接到驱动电路中U3、U4对应的输出引脚，SPWM_VS1、SPWM_VS2为高压侧浮动供应偏置电压，通过排线分别输入给驱动电路中U3、U4的VS引脚，IFB为电流反馈信号，经过驱动电路中比较器U6后进入U3、U4的SD引脚，VFB为电压反馈信号，它从输出端的一相引出，进入检测模块和控制模块接口电路中AD采样芯片的输入引脚，P3为驱动信号输出端，连接压电泵的输入端，以驱动压电泵工作。

本发明的优点和积极效果

1、本发明采用低压直流电供电，其内部可自行产生所需的高压直流电，减少了对外部高压直流电的依赖，可使用开关电源或电池为其供电，极大的扩大了本发明的使用范围，也扩大了压电泵的适用范围；

2、FPGA内部可产生正弦波、方波和三角波，减少了对外部信号源的依赖；这些信号经过调制后作用于逆变桥，可产生正弦波驱动信号、方波驱动信号和三角波驱动信号，同时采用PID控制以保证其输出信号的稳定和准确，可满足各种压电泵的需求；

3、驱动信号的输出类型和参数可通过按键来设置，可选的输出信号类型有正弦波、方波和三角波，幅值可调范围为50～400V，步进为0.5V，频率可调范围为10～500Hz，步进为0.1Hz；

4、采用模块化的设计方法，对控制模块和功率模块分别进行设计和制板，再通排线连接，以减小模块间电磁干扰，提高了电源的可靠性。

附图说明

图1为本发明总体结构连接框图；

图2为本发明电源模块电路图；

图3为本发明按键和液晶模块电路图；

图4为本发明驱动电路电路图；

图5为本发明检测模块和接口电路；

图6为本发明调压模块电路图；

图7为本发明逆变模块电路图。