高性能逆變器驅(qū)動(dòng)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(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)，它應(yīng)用壓電元件產(chǎn)生的振動(dòng)來驅(qū)動(dòng)移動(dòng)體移動(dòng)。根據(jù)超聲電機(jī)的運(yùn)動(dòng)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(hào)來驅(qū)動(dòng)壓電振子，即可使電機(jī)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。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(dòng)聚焦系統(tǒng)、隧道掃描顯微鏡、壓電夾具體、機(jī)器人、計(jì)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(lì)。目前的驅(qū)動(dòng)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(shí)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(dòng)中使用比較廣泛，但變壓器必須與不同型號(hào)的超聲電機(jī)匹配；另一類利用諧振升壓產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)型號(hào)，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(hào)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(shí)現(xiàn)，激勵(lì)信號(hào)達(dá)到理論分析的要求，實(shí)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(dòng)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(hào)微型超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。

本文同時(shí)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(hào)的超聲電機(jī)，驅(qū)動(dòng)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(dòng)元件組成。其中超聲電機(jī)既可采用兩相驅(qū)動(dòng)，也可采用三相驅(qū)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)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(shí)，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(shí)，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(shí)驗(yàn)證明，BCS1608可以很好地驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(jì)過程，因而十分適合用于對結(jié)構(gòu)要求苛刻的場合。實(shí)驗(yàn)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(dòng)電源中。