一款压电陶瓷高压放大器的设计

本文设计了一款压电陶瓷高压放大器,采用PA85作为放大器的核心部分,主要包括稳压源、控制系统和放大电路三部分。详细介绍了放大器的原理并对其性能进行了分析。对其各项指标进行测试,从而判断是否满足各个领域的应用需求,经验证能够达到预期。

基于线性电源的高压放大器

介绍基于线性电源的高压放大器的实现 ,他具有宽范围的电压输出、波形质量好的特点 ,降低了对器件耐压的要求 ,可用于实现压电陶瓷驱动器。

多路高压放大器输出直流电压监测与显示系统设计

在自适应光学系统中,自适应控制器AD输出控制信号需要通过高压放大器放大成高压电驱动压电陶瓷变形镜,从而实现波前实时校正。在实际系统中,往往需要对高压放大器输出电压进行实时监测。本系统采用小体积单片机C8051F310作为控制器,采用专用电表芯片CS5460A作为核心测量芯片,实现了单板对20路0～500V直流电压的实时监测与显示,线性度优于0.2%。

静电悬浮用开关调制高压放大器的性能优化

受击穿场强限制,静电式仪表采用正弦波高压放大器不能满足过载能力的要求,为此研制出了一种出力系数大的开关调制式方波高压放大器。但在应用中发现,方波高压放大器存在功耗高和对位移测量电路干扰大的缺点。针对这些不足,采用研磨铁心截面、线包分段绕制和在调制信号中加入死区三种措施,显著降低了高压放大器的功耗和谐波干扰。测试表明,高压放大器优化后最大功耗降低了65.5%,而过载能力提高12.8%,同时对位移测量电路的干扰降至与正弦波高压放大器相同的水平。

驱动压电陶瓷的高压放大器

概述了高压放大器的基本组成，以及采用高压稳压电源措施，提高高压放大器的性能，并简述了高压放大器输出级的工作原理，给出了过流保护方法。该高压放大器输出电压高达１４００～１５００Ｖ，输出噪声和纹波小于６０ｍＶ（ｒｍｓ），输出电压稳定度达１０－５，小信号带宽达７ｋＨｚ。

应用于MEMS陀螺仪的大摆幅、低失真高压放大器设计

面向MEMS陀螺器件的高压驱动需求,本文设计了一个高性能的高压放大器,同时片上集成了电荷泵。高压运算放大器采用高压NMOS管作为输入,高压PMOS电流镜为负载的单级差动结构。闭环应用时采用片上集成的多晶硅电阻来进行电压负反馈,以实现将低电压域的输入正弦电压信号放大为高压电压。电荷泵采用Skip工作模式的Dickson结构,可带动300μA的负载电流。基于HHGrace 0.35μm BCD工艺,设计了高压放大器及其电荷泵的电路及版图。后仿真结果为,电荷泵的输出电压为20V,高压放大器的放大倍数为6,3dB带宽为2.2MHz,二阶谐波失真为-40dBc,输出摆幅为12V,功耗为300μA。电源电压为5V,整体功耗为1.48mA。

基于正弦波和方波调制的高压放大器比较与实验研究

介绍了基于正弦波和方波调制的高压放大器的不同工作原理,并对其出力系数进行了推导。静电悬浮支承系统中的高压变压器与一般的电源变压器不同,文中对变压器的模型进行了深入的分析并进行了仿真研究。对高压放大器进行实验研究的结果表明,方波高压放大器比正弦波高压放大器出力系数增加80%以上。由于方波含有高次谐波,造成系统功耗变大,在采用开关调制模式后,方波高压放大器的高压输出能力加强,在输出1200V的高压时,功耗比原有的线性调制模式减小了约19.5%,这对于长时间工作的静电悬浮系统具有极其重要的意义。

一种用于相移干涉仪的高压放大电路

基于自主研制高精度数字化相移干涉仪的需求,针对干涉仪的压电陶瓷移相器设计了一种高压放大电路。通过双极性运算放大器OP07构成低噪声,非斩波稳零的低压放大电路与中功率线性三极管MJE340和MJE350构成高压放大电路进行直流耦合,结合反馈网络,功率放大电路,滤波电路以及限流保护电路,将计算机输出的0~5V低电压的移相控制信号稳定线性放大到-30V^+130V范围,且输出低至10mV峰值的纹波,满足压电陶瓷移相器的高压驱动控制要求和相移干涉仪的高精度移相测量的要求。

千单元自适应压电变形镜的高压放大器设计

为了满足大型地基望远镜高分辨率成像的需求,需要利用自适应光学技术对大气湍流造成的波前误差进行校正。压电变形镜是自适应光学系统的关键部件,针对大型地基高分辨率成像望远镜中千单元级压电变形镜的高压高速驱动问题,设计了高性能压电陶瓷高压放大器。该高压放大器采用基于高速低压运算放大器和分立功率器件构成两级放大结构,实现压电陶瓷的高精度大功率驱动。相比于集成运放器件构成的驱动系统,该高压放大器具有驱动能力更强、成本更低的优势,适用于驱动通道较多的自适应压电变形镜系统。实验结果表明:本文设计的高压放大器可以实现120 V输出,驱动0.33μF容性负载时-3 dB带宽达到5000 Hz,输出响应时间≤100μs。该高压放大器能够满足千单元级压电变形镜的应用要求。

一种基于以太网的多通道高压放大系统设计

针对多通道压电陶瓷驱动系统中控制不够灵活、不能及时输出及功耗过高的问题,提出一种基于以太网控制可实现多通道电压同时输出的高压放大系统设计方案。系统采用STM32+FPGA相互配合的控制方式,利用STM32外设丰富和操作方便的特点,设计实现对以太网控制器W5300的配置,从而可灵活地接收和解析来自上位机的指令;利用FPGA并行处理速度快的特点,能同时对8片数模转换芯片AD5760进行操作,并控制10片模拟高压开关HV2601将输出通道拓展到160路;高压放大部分则采用三级放大电路串联的方式,对AD5760输出的模拟低电压进行放大。对整个系统进行功能测试,验证了方案的可行性。

高压放大器

高压放大器主要应用于非线性光学、量子光学、量子通讯、量子测量等科学研究领域，在放大模式下输出可调节的直流电压或直流高压调制的函数信号，用于开环或闭环控制系统中，如在铯原子相干光谱研究中，用于光栅外腔半导体激光器的频率调谐；在“连续变量的量子密集编码系列实验中”用来锁定光学谐振腔；

高压放大器

专利号：ZL200510012408．1 高压放大器主要应用于非线性光学、量子光学、量子通讯、量子测量等科学研究领域，在放大模式下输出可调节的直流电压或直流高压调制的函数信号，用于开环或闭环控制系统中，如在铯原子相干光谱研究中，用于光栅外腔半导体激光器的频率调谐；在“连续变量的量子密集编码系列实验中”用来锁定光学谐振腔；用于光学信号存储中环形腔的锁定等。

高压放大器驱动换能器

图中所示的高压放大器在2mA下提供1500V给压电式换能器之类的电容负载。然而,放大器的频率响应只有几赫兹。光电隔离器IC_2和IC_3与电路的低电压输入部分和高电压输出FETS部分构成桥式电路。光电隔离器产生一个与流过它们的输入光电二极管的电流成比例的输出电压。直接从供电干线运行输入光电二极管并与OP放大器IC_1的电源引脚串联使交叉失真为最小。电阻R_5、R_6、R_8和R_9将高压供电电压等量分配,因为每个FET的额定电压只有1kV。

用于离子注入机的高压放大器的研制

针对我国用于离子注入机的高压放大器输出峰值电压一般处于±10 kV的现状,研制了一种双极高速高压功率放大器,输出最大峰值电压为±20 kV,输出最大功率为400 W。为了提高耐压能力,功率管以双极型晶体管为主体,由MOSFET和IGBT串联,采用AB类工作模式通过推挽放大器的上、下两个功率管实现放大功能。经过仿真实验,实现了输出电压放大,同时实现了信号低噪声、响应频带宽、压摆率高、输出响应快等特性,对提高我国半导体设备水平以及国产化程度具有重要意义。

新型高压放大器

TI推出了三款兼具高速和高精度的新型放大器,使设计人员能够为误差敏感型应用创建更精确的电路。OPA2810和OPA189的高带宽能够实现高增益配置并加快响应时间,以更精确地进行测量。设计人员可以借助THS3491电流反馈放大器的小信号高宽带、高压摆率和±420mA输出电流来实现低失真和高输出功率级别。对于测试和测量系统,THS3491能够在200MHz(100Ω负载)下实现10V峰到峰输出级。

LT1999：高压放大器

凌力尔特公司推出高压放大器LT1999，该器件为存在．5V～80V快速切换的共模电压情况下进行双向电流检测而设计，用标准低压运算放大器电源实现。2MHz带宽使LT1999能监视H桥式电动机控制系统、开关电源、螺线管和电池充电器的电流。LT1999在100kHz时保证具有超过80dB的共模抑制。

适合容性负载的高压大功率放大器

设计了一种适合压电陶瓷等容性负载的双极性可调高压大功率线性放大器,它由简单低廉的低压运算放大器、基于功率场效应管(MOSFET)的功率放大级组成主回路,通过电压负反馈构成闭环控制。对电路中各环节的特性进行了分析,并讨论了放大器的性能。该高压放大器在驱动等效电容为60nF的压电陶瓷时,单端到地输出电压为-600～+600V,电压增益42dB,大信号带宽800Hz,小信号带宽7kHz,充放电电流可达200mA,静态电流可达1.4mA。实验与分析表明,高压直流放大器采用功率场效应管和电压闭环控制后,可拓展放大器通频带,提高放大器输出能力和长时间稳定性。

静电悬浮系统中的调幅式直流高压放大器

静电悬浮系统中通常采用高压放大器提供的高压产生静电力。该文提出一种调幅式直流高压放大器 ,它由幅值调制、功率放大、变压器升压、线性检波组成主回路 ,通过电压负反馈构成闭环控制。对电路中各环节的特性进行了分析 ,并讨论了高压放大器的性能指标。当负载电容为 6 6 p F时 ,测得高压放大器的输出电压达 1.6 5 k V,脉动系数为3.5 % ,带宽 4 .9k Hz,最大功耗 5 .72 W。实验与分析表明 ,直流高压放大器采用高的载波频率和闭环结构后 ,可以拓宽放大器的通频带 ,提高输出高压的出力系数、波形质量与长时间稳定性。

大容性负载双极性高压功率放大器设计

设计了一种适合压电陶瓷驱动器等大容性负载动态应用的双极性高压功率放大器,它基于误差放大式原理,采用高压集成运放(PA89)驱动多组并联功率放大级的电路结构,在实现双极性高电压输出的同时具有很强的电流驱动能力。该放大器驱动等效电容为2.5μF的压电陶瓷驱动器时,能实现单端到地-500～+500V高压输出,电压增益40dB,最大瞬时充放电电流达1A。它具有驱动能力强、稳定性好、线性度高等特点。