高性能逆變器驅(qū)動芯片BCS1608及其應(yīng)用

5 BCS1608在超聲電機(jī)中的應(yīng)用

超聲電機(jī)是一種可將壓電振子在超聲領(lǐng)域的振動能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動機(jī)，它應(yīng)用壓電元件產(chǎn)生的振動來驅(qū)動移動體移動。根據(jù)超聲電機(jī)的運(yùn)動機(jī)理，由兩相頻率幅值相等且具有一定相位差的高頻交變電壓信號來驅(qū)動壓電振子，即可使電機(jī)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。超聲電機(jī)因其低速轉(zhuǎn)矩大、體積小、重量輕、功率密度大、響應(yīng)速度快、微位移、不受電磁影響等優(yōu)點(diǎn)，已在透鏡精密定位、相機(jī)鏡頭自動聚焦系統(tǒng)、隧道掃描顯微鏡、壓電夾具體、機(jī)器人、計算機(jī)和醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域得到較為廣泛應(yīng)用。

超聲電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡單，但其壓電元件需要高頻激勵。目前的驅(qū)動電源主要有三大類：一類是利用開關(guān)電源技術(shù)，由逆變來實現(xiàn)電壓升壓、能量傳遞、阻抗匹配和電源隔離，這種方法在國內(nèi)的行波型超聲電機(jī)驅(qū)動中使用比較廣泛，但變壓器必須與不同型號的超聲電機(jī)匹配；另一類利用諧振升壓產(chǎn)生驅(qū)動型號，這種方式雖然電路簡單，體積小，但是電感參數(shù)選取比較困難；還有一類是采用正弦波型號直接放大輸入超聲電機(jī)，這種方法采用數(shù)字直接合成技術(shù)(DDS)，并以模擬放大電路為基礎(chǔ)來實現(xiàn)，激勵信號達(dá)到理論分析的要求，實現(xiàn)控制算法簡便靈活，但電路復(fù)雜，成本較高。第三是微型超聲電機(jī)，該方式主要應(yīng)用在要求其驅(qū)動電源結(jié)構(gòu)緊湊、可電池供電、簡單易行的領(lǐng)域。而BCS1608則均可滿足以上要求，由于其輸出電壓兩相／三相可選，因此可作為不同型號微型超聲電機(jī)的驅(qū)動電源。

本文同時選用博立碼杰公司生產(chǎn)的、用于手機(jī)攝像頭AF功能的、BM730-A1型號的超聲電機(jī)，驅(qū)動電源由一塊3.7 V鋰電池、一片單片機(jī)和一片BCS1608及附加被動元件組成。其中超聲電機(jī)既可采用兩相驅(qū)動，也可采用三相驅(qū)動；驅(qū)動電壓幅值要求為22 V+2 V，頻率為16.78 kHz。圖8為BCS1608輸出線電壓波形，其中當(dāng)BCS1608為兩相輸出時，圖8(a)表示超聲電機(jī)正轉(zhuǎn)，圖8(b)表示超聲電機(jī)反轉(zhuǎn)；而當(dāng)BCS1608為三相輸出時，圖8(c)表示超聲電機(jī)正轉(zhuǎn)，圖8(d)表示超聲電機(jī)反轉(zhuǎn)。

實驗證明，BCS1608可以很好地驅(qū)動超聲電機(jī)，且輸出波形失真小，效率高，可作為微型超聲電機(jī)驅(qū)動電源的首選。

6結(jié)束語

BCS1608由于其高度集成，外圍電路簡單，且簡化了系統(tǒng)設(shè)計過程，因而十分適合用于對結(jié)構(gòu)要求苛刻的場合。實驗結(jié)果表明：BCS1608具有很高的性能，可廣泛應(yīng)用于各種超聲電機(jī)的驅(qū)動電源中。