．１电源总体设计方案为提高电源的可靠性和性价比，达 到 最 佳 设 计 效 果，驱动电源设计阶段主要考虑电源的整体性设计原则、低 功耗设 计 原 则、可靠性设计原则以及高性价比设计原则。同时考虑驱动电源的市场定位和制造成本，在 不 影 响 电 源 各项性能参数的前提下，选用物美价廉的元器件和简单高效的 加 工 工 艺，以提高设备在市场中的竞争力。总体设计方案中驱动电源的内部电路结构，按 功 能将其分为输入控制模块、电 压 放 大 模 块、直 流 稳 压 模 块和电荷检测模块４部 分。输入控制模块根据检测到的电 荷 量 输 出 相 应 的 电 压；直 流 稳 压 模 块 提 供 稳 定 的 直流 电 压；电压放大模块实现电压的放大功能，输 出 具 有一 定 驱 动 能 力 的 稳 压 电 压，该 部 分 决 定 着 驱 动 电 源 的输 出 性 能，是 电 源 设 计 的 核 心 部 分；电荷检测模块则以积分电路为核心，测得容性负载的电荷量，并 反 馈 到 电源的输入控制模块，在电源内部形成闭环系统，使 电 源具备电压控制型驱动电路的低频稳定性，同 时 具 备 电荷控制型驱动电路的良好的动态性能［９－１０］。电 源 总 体设 计 方 案 如 图１所 示。图１电源总体设计方案２．２驱动电源详细电路设计２．２．１核心放大电路设计核心放大电路采用电压控制型双级放大结前置低压误差放大器以获得较小的输入偏置电压，后置高压功率放大器以获得大输出功率和高耐压特性。通过２个放大环节的串联，实现整个放大电路的带宽和放大倍 数 可 调。根据放大电路的知识可以得到各级电路输入与输出电压之间的关系：

考虑到二级放大的输出电压非常高，故 选 用ＰＡ７８ＤＫ放 大 芯 片，ＰＡ７８由 美 国ＣｉｒｒｕｓＬｏｇｉｃ公司设计和生产，是一款输出电流可达１００ｍＡ的 高 电 压、低 静 态 电 流ＭＯＳ－ＦＥＴ型 运 算 放 大 器。单、双端供电模式下，该 运 放 输 出 电压的摆幅可分别达到＋４４０Ｖ和±２１５Ｖ，转 换 速 率 为８Ｖ／μｓ，同时具有很高的电源电压抑制比，降 低 了 对 高 压直 流 电 源 的 要 求。而 且，ＰＡ７８ＤＫ集 运 算 放 大 器、功 率 放大 电 路、保 护 电 路 于 一 体，使电路的集成度和可靠性大大提 高，同 时 减 小 了 体 积；一级放大电路选用ＯＰ０７ＣＰ运 算放 大 器。高压运算放大器电路设计

放大电路的输入电压设定为±１０Ｖ。前 级 放大电路的放大倍数设计为１，后 级 为１２，因此电路总体放大 倍 数 为１２，输 出 电 压 的 最 大 值（峰－峰 值）为±１２０Ｖ，在这 种 情 况 下，ＰＡ７８ＤＫ的供电电压至少要达到±１５０Ｖ。整体电路的输入失调电压由前置放大器ＯＰ０７ＣＰ决 定，其最大输入失调电压为０．８ｍＶ，提高了电路的精度，减 小 了漂 移 误 差

采用低压串联法，用化零为整的方法，将多路独立的低压直流稳压电源串联组成所需的高压直流作为稳压电源，整个稳压电源的稳压性能和动态响应特性由每个独立可调的低压电压电源的性能决定。通过这种方法得到的高压直流电源具有输出电压可调节范围广、稳定性高和纹波小等优点。设计中由８路４０Ｖ的低压直流稳压电路串联得到±１５０Ｖ的 高 压 直 流，稳 压 芯 片 采 用ＴＩ的三端稳压芯片ＬＭ３１７。每一路的设计分为变压器部分、全桥整流和滤波部分以及稳压电路部分３个部分。将８路低压直流电路依次串联起来，４路提 供 正 的 电 压，４路提供负的电压，便 可 以 得 到±１５０Ｖ的高压直流稳压电源

２．２．３压电驱动器放电回路设计压电陶瓷是电介质，在分析和应用时经常等效为容性负 载，其两端的电压不能发生跃变。因 此，在 高 压 运 放 的输出端设计了供压电陶瓷快速放电的放电回路。经 分 析后 选 用 低 功 耗、低 补 偿 电 压 的 比 较 器ＬＭ３９９，具 有 快 速 转换 速 率 的 功 率 场 效 应 管ＩＲＦ７４０、Ｄ１、Ｄ２及精密可调电阻构成快速放电回路。

高压输出电压经稳压二极管进入比较器的输入端，经比较器ＬＭ３９９时Ｖ＋＜Ｖ－，且在对压电陶瓷充电过程中始终保持这种状态，此时比较器的输出电平为低电平，场 效 应管不工作；当高压运放输出电压下降时，Ｖ＋＜Ｖ－，此 时 比 较器的输出为高电平，场效应管处于导通状态，压 电 陶 瓷 经 过场效应管和小阻值电阻快速放电，其放电时间为ｍｓ级。放电回路的设计，能显著提高驱动电源定位的快速响应能力，使其能应用于压电材料作为驱动器的精密驱动场合。