基于功率放大器的超声波电机驱动电源
【摘要】与传统电磁电机相比，超声波电机的驱动有着特殊的要求，一般要求驱动器输出频率在20kHz—100kHz。另外，为了充分利用可通过频率、相位和幅值改变超声电机转速的特点，要求驱动电路可变频、调相和调幅。本文设计了基于功率放大器，系统研究了超声波电机的驱动电源。本设计能很好地现实调频、调幅和调相功能。
【关键词】超声电机；驱动电源；调频；调幅；调相
1.引言
随着超声电机的理论研究和工业应用的发展，对驱动电源提出了小型化、通用化、智能化和集成化地要求。作为交流电源，国内外市场上的种类繁多。它们大多都应用在电压比较大或频率比较高的场合[1]。常用的驱动超声电机的电源一般由四部分组成：信号发生电路、移相电路、功率放大电路和变压器[2]。现在变频调速已经成为一种主流的电机调速方案，许多驱动电路均选择采用该项技术。本设计中，由于在信号发生电路中巧妙地选择了精密函数发生器ICL8038芯片，通过调节ICL8038的输入电压的大小，可实现驱动电路的调频调幅，进而实现输出信号的调幅调频，达到改变电机转速的目的。本设计无需另加变频电路和调幅电路，节省了硬件空间。同时，本设计驱动电源采用两相输出，原理上是一模一样的，由于分别可以调相，从而在电机的两相输入时，输入信号有一个相位差，通过调节相位差，可以调节电机的转速。
本设计占用最小的硬件空间，采用纯模拟器件，同时能够调频调幅和调相，是一款较为实用的超声电机驱动电源。
2.超声电机驱动电源总体设计
2.1 系统主要功能
基于功率放大器的超声波电机驱动电源由四部分组成，信号发生电路、移相电路、功率放大电路和变压器，要求能够实现调幅、调频和调相的功能。信号发生电路产生频率可调的超声频率正弦波信号，经过分频相移电路产生有相位差的两相信号，作为功率放大电路的控制信号。功放电路完成两个功能：功率放大和负载匹配，功率放大将控制信号放大。变压器把功放输出信号升压，以达到满足驱动电机的电压要求。
2.2 硬件设计思路
通过方案的比较和设计思路的分析以及元件的选择，已基本确定系统的基本构成，总体硬件框架图如图1所示。