特別說明1：本文章用于回顧記錄本人制作壓電閥控制器的關(guān)鍵技術(shù)，本人所制作壓電閥控制器已經(jīng)上市得到應(yīng)用，特在此對一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行回顧記錄，歡迎從事壓電控制及壓電閥相關(guān)人員一起討論。

特別說明2：本系列大部分技術(shù)均涉及專利技術(shù)保護(hù)，如有參考或需提供技術(shù)支持請聯(lián)系郵箱1823703866@qq.com。

高頻高壓輸出簡介

控制器輸出高頻高壓波形主要是輸出梯形波電壓,如下圖1-1所示,使用此梯形波電壓加載到壓電陶瓷堆疊上即可控制壓電閥的上升、下降、打開、關(guān)閉四個(gè)時(shí)間，同時(shí)通過控制電壓來控制撞針每次抬起的行程，完成了對壓電陶瓷堆疊的控制。

圖1-1 梯形波電壓

高頻高壓輸出仿真設(shè)計(jì)

由于輸出梯形波形電壓一般在100V-150V，電壓太高，不能夠通過單片機(jī)直接輸出此高電壓的控制波形，使用高壓運(yùn)算放大器，不僅對運(yùn)算放大器的輸出功率要求高，而且電路復(fù)雜造價(jià)昂貴，現(xiàn)在所使用的控制方法一般為通過將梯形波進(jìn)行調(diào)制，利用PWM波形脈寬可調(diào)原理，通過控制芯片輸出高頻的PWM調(diào)制波形，再進(jìn)行升壓濾波后，得到輸出的高頻高壓梯形波。

在對調(diào)制的波形濾波中，保證濾波解調(diào)后的梯形波輸出功率和穩(wěn)定性，是濾波電路的關(guān)鍵作用，故需要對所使用的濾波電路進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)使用multisim進(jìn)行仿真，將調(diào)制升壓后的PWM波形，通過濾波電路解調(diào)出所需要的梯形波，最終濾波電路經(jīng)過仿真得到圖2-1所示的梯形波，此濾波電路使用兩級濾波的方法，不僅僅可以減小濾波功率所示，而且可以提高輸出梯形波的平穩(wěn)性。

經(jīng)過仿真和實(shí)際電路驗(yàn)證，本設(shè)計(jì)的梯形波最大輸出頻率可以達(dá)到2000Hz，并且在濾波電路設(shè)計(jì)中尤其注意濾波功率元件的功耗計(jì)算，題主就由于沒有對功率元件進(jìn)行功率校核在前兩次電路板設(shè)計(jì)中失敗。

圖2-1 濾波得到梯形波仿真圖

高頻高壓輸出硬件電路設(shè)計(jì)

在上一節(jié)中我們針對高頻高壓梯形波輸出進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了通過PWM脈寬調(diào)制的可行性，本節(jié)進(jìn)一步設(shè)計(jì)從主控單元輸出PWM信號到控制器輸出高頻高壓梯形波的完整硬件邏輯。

在主控芯片輸出的3.3VPWM信號需要首先經(jīng)過濾波，升壓到高壓的PWM波形，在將高壓的PWM輸出到濾波電路中，最終得到梯形波。

在升壓電路中是硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，怎樣將3.3VPWM電壓升為高壓PWM電壓是設(shè)計(jì)難點(diǎn)，本設(shè)計(jì)使用半橋電路如圖3-1所示，通過專用的半橋控制芯片，并使用自舉電路來簡化半橋電路驅(qū)動。

升壓半橋電路

4.高頻高壓輸出軟件實(shí)現(xiàn)算法

此部分輸出軟件算法主要是針對PWM調(diào)制的說明，由于設(shè)計(jì)的梯形波輸出波形頻率小于2000Hz，則調(diào)制的PWM一般為梯形波的50倍作用，本設(shè)計(jì)使用100KHz的調(diào)制波形實(shí)現(xiàn)此種調(diào)制信號，并且由于使用半橋電路進(jìn)行輸出，則需要在PWM+和PWM-之間加入死區(qū)時(shí)間，防止同時(shí)導(dǎo)通兩個(gè)MOS管，具體關(guān)于通過互補(bǔ)PWM輸出控制將會用專題說明，此處只是說明使用的算法。

最終使用的帶死區(qū)的互補(bǔ)PWM波形如圖4-1所示，通過此種PWM調(diào)制波控制PWM的高電平低電平脈寬比例，即可控制濾波后輸出電壓。

至此高頻高壓輸出設(shè)計(jì)完成，通過此即可以將高頻高壓梯形波施加到壓電陶瓷堆疊上完成動力驅(qū)動。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的压电阀控制器-高频高压输出控制的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。