51单片机驱动压电陶瓷程控高压电源设计+电路图(2)
4．4 基于LabVIEW的程控界面设计 30
结 论 34
致 谢 35
参考文献36
附录A 37
1 绪论
随着科技的发展和进步，人们对物质的认识也不断的深入，已经从宏观转入微观，纳米级技术在科学发展中起着愈来愈重要的作用，纳米级的测试和加工也成为当前科研的一些热门项目，在一些光学器件中，利用压电陶瓷的压电效应使得一些参数在纳米数量级发生变化，类似的这些微小位移的驱动和定位正是实现这些微观纳米级技术的关键。
1.1 研究背景和意义
随着压电陶瓷材料的逐渐普及和推广，压电陶瓷驱动电源的相关技术也受到了越来越广泛的重视。许多国家和相关科研单位都纷纷展开对PZT驱动电源相关技术的研究。例如美国、德国等一些大公司都在开发一系列的PZT驱动电源。我国国内在这一领域的相关研究相对还处于滞后的状态。在我国PZT驱动电源市场上，进口产品基本上处于一种垄断的状态，价格比较高。鉴于这样的现状，开发一款程控的高压驱动电源装置就显得很有必要。
按照控制原理的不同，可以将PZT驱动电源分为电流控制型和电压控制型两种。电压控制型压电陶瓷驱动电源是根据压电陶瓷的位移和其两端的电压成线性关系的基本原理，通过控制压电陶瓷两端的驱动电压来控制它的位移。其主要的形式又有两种，其一是基于直流变换工作机理的开关式电源，该类型的驱动电源，功率小，损耗低，但是它的输出波纹大，频率响应比较低，对响应的速度和定位的精度有很大的影响；另一种形式是直流放大式的PZT驱动电源，相比较而言它的控制比较简单，频响比较宽，在具体的一些应用中，比较实用。电流控制型的PZT驱动电源则是利用压电陶的瓷位移和它上面的自由电荷数量成线性关系的原理，通过电路直接调节控制加在压电陶瓷上的充电电荷，进而达到线性驱动的目的。压电陶瓷两端电荷量可以通过电流积分放大器反馈得到；也可以对压电陶瓷充电电流，在充电时间内的积分算出。
国内外诸多的学者，在PZT驱动电源领域都做了大量的研究工作。针对压电陶瓷的微位移，研制出了各种专用的驱动电源。按照驱动原理可以分为上述两种——电压型和电流型；按照驱动电压值的大小可以分为高压驱动和低压驱动，目前市场上的主流产品还是电压控制型产品，本课题研究的是电压控制型高压驱动电源。
程控高压电源作为电源产业的一个重要分支，应用范围非常广泛，不论是在自动化控制领域还是在军工，医疗，生产，实验教学等领域都有着非常重要的地位，所以对其的研究也是非常具有实际意义的。
1.2 相关技术介绍
在本毕业设计中，用一种新的思路来设计压电陶瓷驱动电源，给电源行业的发展提供了新的思路。该程控高压电源也涉及到了一些传统驱动电源中没有的新技术，例如DDS直接数字频率合成技术。本章将针对本毕业设计中涉及到的一部分重要技术进行介绍。
1.2.1 DDS技术概述
频率合成技术于二十世纪三十年代被提出，先后经历了直接式频率合成技术，间接锁相环频率合成技术，直接数字式频率合成（DDS）技术三个阶段。
传统的频率合成都是通过RC振荡电路，直接频率合成或者锁相环频率合成等方法。直接数字式频率合成（DDS）技术的出现改变了频率合成的这一现状。直接数字式频率合成是从相位的概念出发，进行频率合成，当信号的相位不同时，输出电压的幅度也不相同。当输出信号的频率发生改变时，信号从一个相位变化到另一个相位所需要的时间也会发生改变，所以我们可以依据输出波形信号的频率差异，来选择合适的相位控制字。和其他的频率合成技术相比，直接数字式频率合成（DDS）技术具有频率转换速度极快、输出相位连续、频率分辨率高、全数字化、可编程、易于集成等一系列突出的优点，正因为如此直接数字式频率合成（DDS）技术在我们日常的应用也越来越广泛。