上海龙凤1314 shlf高性能超声电机驱动及控制电路的研制

摘要：介绍了一种高性能的超声电机驱动及控制电路。该电路使用直接数字频率全成器（DDS）作为信号源，通过高压运放将信号放大到峰-峰值为250V，用于驱动超声电机；借助温度传感器采集电机温度变化，利用计算机实时监控超声电机的运行。

    关键词：超声电机 直接数字频率合成器（DD） 温度传感器 高压运放

上海龙凤1314 shlf超声电机是一种基于压电陶瓷逆压电效应的新型电机。与一般电磁电机相比，超声电机能直接输出低转速大力矩，且瞬态响应快（可达ms量级）、定位精度高（可达nm量级），非常适合取代传统的伺服电机及步进电机。目前超声电机已广泛应用于照相机及摄像机的自动调焦系统，而且在精密仪器以及航空航天领域也有许多应用。

尽管超声电机具有很多优点，但由于超声电机对于驱动信号有着较高的要求，所以目前国内外开发的超声电机的驱动及控制电路普遍存在电路体积大、控制性能单一等问题。大多数超声电机的控制特性研究还是基于与超声电机配套的普通驱动电路，难以利用计算机方便地进行超声电机的控制特性研究。

上海龙凤1314 shlf    针对上述问题，应用目前市面上流行的DDS芯片AD9850和高压运放PA08开发出了一种高性能的超声电机驱动及控制电路。该电路可以通过串行接口用教育（www.xfhttp.com－雪风网络xfhttp教育网）处机实施控制和参量采集，并且信号的频率及相位控制精度高；可以在温度传感器的控制下实现信号频率的自动调节，同时电路中还预留了4路模拟、数字通用传感器接口。

1 超声电机驱动及控制电路的工作原理

由超声电机的工作机理[1]可知，大部分超声电机的运行需要相关的驱控制电路提供两路频率相同、相位差为90度（或可调）、频率为20kHz～100kHz、输出信号峰-峰值为100～350V、功率为0.1～10W的交变信号。此外，由于超声电机的最佳工作频率是由系统的机械共振频率决定的，而以压电元件为主的振动系统的共振频率会随着外界参数（如温度、预压力等）的改变发生变化，因此一款好的超声电机驱动及控制电路必须能够很好地对系统共振频率的变化实施跟踪，从而确保电机的稳定运行。

2 电路的基本构成和原理

超声电机驱动及控制电路主要由以下5个部分组成：DDS信号发生单元、信号隔离单元、信号功率放大单元、温度传感器单元、单片机主控和接口控制单元（参见图1）。

图2 主控单片机

    DDS信号发生单元产生的两路独立的正弦信号，两路信号间的相位差可以在0～360度范围内任意调节；两路信号分别经RC低通滤波和三极管射极跟随送至高速

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