超磁致伸缩执行器线性驱动电源的设计.pdfVIP

★ 超磁致伸缩执行器线性驱动电源的设计 口 王 琦 口 李宝福 口 徐青青 上海大学机 电工程与 自动化学院 上海 200072 摘 要：针对当前超磁致伸缩执行器驱动 电源效率不高问题 ，采用连续调整型恒流源的原理，并选用功率MOSFET 作为功率放大元件，研制出具有 “轨一轨”输出特性的线性电流源型GMA驱动电源。实际测试的结果表明，其性能良好，可 以满足驱动超磁致伸缩材料的要求。 关键词：超磁致伸缩执行器 驱动电源 恒流源 中图分类号：TH703 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(20o9)O8—0025—03 Abstract：LowerpowerefficiencyistheweaknessofthedrivingpowerforgiaIltmagnetostrictiveactuatorscurrently．Basedon theprincipleofthecontinuouslyadjustableconstantcurrentsourceandusingpowerMOSFETashtepoweramplifier．alineardriving powerofrgiantmagnetostrictiveactuatorhas beendeveloped．Thetestresultsshowhtatthedrivingpowerhasexcellentperformance andcanmeethterequirementofrdrivinghtegiantmagnetostrictivematerials． KeyW ords：GiantMagnetostrictiveAcma~r DrivingPower ConstantCurrentSource 超磁致伸缩材料 (简称 GMM)具有磁致伸缩应变 具有大功率输 出的超磁致伸缩执行器驱动源 ，并通过 大 、机 电耦合系数高 、响应速度快 、输 出功率大等特点 。 实 际测试表 明其性 能 良好 。 用这 种 材 料 制作 的执 行机 构 (简称 GMA)在 超 精 密加 1 漏极输出线性电流源的设计原理 工 、精密定位 、机器人 以及微 型机 电系统等领域具有广 阔的应用前景 。在 实 际应用 中发现 ，GMA的性 能在很 1．1 基 本 原理 大 程度 上 取 决 于驱 动 电源 的性 能 。驱 动 电源 技术 已成 MOSFET饱 和导通 后 ，漏 极 与源极 之 间 的压 降非 为超 磁致 伸缩执 行器应用 研究 中的关键 技术 之一 。 常小 ，因此 只要控制 电路 能让 MOSFET达 到或接近饱 连 续 可调 的直 流 线 性 电流 源 是 GMA 的首选 驱 动 和状 态 ，就 有可 能最 大 限度 地提 高 电压范 围 。常用 的方 电源 ，文献 【1】2【】设计 了结构相似 的线性 电流源驱动 法是将 MOSFET驱动 电路 的供 电电压高于推挽放大器 电路 ，他 们 均选 用 对 称互补 的功率 MOSFET作 为 功 率 的供 电 电压 。但 需要 两组 正负 电源 ，或用 电荷泵 之类 的 放大元件 ，采用 乙类推挽放大器 原理设计直流 电流源 ， 升压 电路 。另 外 ，如果控制 电路 的 电压超 过运 算放 大器 漏极 为输 出端 。由于 MOSFET具有 比较 高 的 门槛 电压 的工作 电压范 围，还需要采用浮动 电源技术 ，增加 电路 (如 常用 的 IRF620的栅 极 门槛 电压 为 2～5V)，再 加 上 的复杂性 。 控制 电路 的压 降，所 以文献 【1】【2】中的 电流源最大输 图l是 乙类推 挽放 大器 的变 化用 法 。调