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用于压电陶瓷片容性负载电源

冷静的网络
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2023-01-26 06:26:28

用于压电陶瓷片容性负载电源

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现实的山水
2025-11-07 07:05:12

压电陶瓷致动器外电路是一个容性负载,必须提供供容性负载快速放电的回路

,外电路还有迟滞和蠕变现象。而驱动电源一般可分为电荷控制型和电压控制型。电荷控制型驱动电源基于电容器充电的原理(对外加电压而言,每个压电陶瓷片相当于一只平行板电容器),可以改善压电陶瓷的迟滞和蠕变。电压控制型驱动电源主要有以下两种形式:一种是基于DC/DC变换器原理的开关式驱动电源,其体积小、效率高,但电源输出纹波较大,频响范围也较窄;另一种是直流放大电源,频响范围宽。

下面我发一份关于压电陶瓷驱动电源的文章,供你参考!

近年来国内对静态压电陶瓷驱动电源的研制取得了一定的进展,但大部分压电陶瓷驱动电源都是由分立性器件组成,结构较复杂,而且容易产生自激振荡,对电源的稳定性会产生影响。而采用高压运放的驱动电源,分辨率能达到mV级,输出纹波较小,不仅提高了电路集成度,而且可靠性也得到加强,因此可用于驱动压电陶瓷致动器。

压电陶瓷致动器驱动电源

1、压电陶瓷致动器对驱动电源的要求

压电陶瓷致动器的驱动电源应具有如下特点:

(1)压电陶瓷致动器的位移输出对外加驱动控制电压的响应速度,主要取决于驱动电源驱动电流的大小,因此驱动电源应具有较大的驱动电流,一般不应小于150mA;

(2)驱动电源的输出控制电压连续可调,对国产压电陶瓷致动器PTBS200系列而言,要求驱动电源输出电压为直流0~200V,连续可调;

(3)为适应高频响应的要求,驱动电源中应具有供容性负载快速放电的回路;

(4)由于压电陶瓷致动器主要应用于微纳米技术领域,所以驱动电源应具有良好的稳定性,其输出纹波电压应控制在很小的范围内;

(5)为实现位移的自动控制,驱动电源最好采用计算机控制。

压电陶瓷致动器外电路是一个容性负载,并有迟滞和蠕变现象。而驱动电源一般可分为电荷控制型和电压控制型。电荷控制型驱动电源基于电容器充电的原理(对外加电压而言,每个压电陶瓷片相当于一只平行板电容器),可以改善压电陶瓷的迟滞和蠕变。电压控制型驱动电源主要有以下两种形式:一种是基于DC/DC变换器原理的开关式驱动电源,其体积小、效率高,但电源输出纹波较大,频响范围也较窄;另一种是直流放大电源,频响范围宽,从发展趋势来看,其应用前景广阔。

2、驱动电源的设计

根据压电陶瓷致动器对其驱动电源的要求,本设计中的电源采用直流放大式电路。整个电源电路主要由计算机与数据采集卡、运算放大电路和高压电路等几部分组成。高压电路提供220V的直流电压,计算机通过LabView8.5控制数据采集卡产生一定的输出波形,得到0~5V的连续可调控制电压;放大电路实现电压的线性放大和功率放大,输出0~200V连续可调的直流电压,并决定着电源输出电压的分辨率和稳定性,是整个电源的关键。

① 高压电路

由于直流电压的稳定性直接影响驱动电源的稳定性,采用220V输出电压的高压电路,主要部分是将市电交流220V变为+220V直流电压的全桥整流供电电路。

② 波形发生电路

良好的输入波形是电源的关键之一,关系到压电陶瓷的伸缩变化。输入波形信号的频率、幅值可变,信号波形好,畸变小,不仅可以消除压电陶瓷本身的迟滞特性和蠕变特性,也能获得更广泛的应用。由于电压精度要求比较高,使用NI公司的具有16位模拟输入输出的多功能数据采集卡6221将数字量转换成模拟量,输出电压为0~5V,电压分辨率达到5/216,约等于0.076mV。采用LabView 8.5编程可以实现任意波形及缓变直流等输出,灵活性强,能满足各种需要。

③高压放大电路

采用美国APEX公司生产的高压运算放大器PA96和高精度运算放大器OP07串联组成串联负反馈放大电路。PA96是一种高压,大带宽的MOSFET运算放大器,输出电流达到1.5A,输出电压接近300V,安全操作区(SOA)没有二次击穿的限制,通过选择合适的限流电阻,可观察到任何负载下的安全操作曲线。PA96的最大失调电压为5mV,对要求分辨率为10mV以下的压电陶瓷驱动电源,其输入特性不能满足要求。在该电源的线性放大部分采用了PA96和OP07串联的复合放大器,从而使输入失调电压由前置放大器OP07控制。由于复合放大器的输入电压为0~5V,输出电压要求为0~200V,因此复合放大器的放大倍数要求为40。但增益过大会影响运放稳定性,因此选定PA96的闭环放大倍数为31,PA96和OP07串联后共同提供的放大倍数为40。根据放大倍数的分配要求可得:

R1=3kΩ,R2=117Ω,R3=180Ω,R4=6kΩ

由于构成负反馈电路,输出电阻非常小(mΩ级),因此具有很强的带负载能力。R5为限流电阻,其值由公式IL=0.68V/R5=125mA可得,这里为5.4Ω。

3、相位补偿与输出保护

自激现象是影响电源稳定性的一个主要因素。当集成运放的开环增益为一定值时,由于相移过大,电路会产生振荡现象,因此应对集成运放进行相位补偿。通常在输入端和输出端外接补偿元件,进行相位补偿。相位补偿不仅能提高运放的稳定性,还能扩展带宽。电路中PA96一级的闭环放大倍数为31,由此计算出其增益为30,根据PA96的数据资料,确定相位补偿电容值CC=10pF,闭环带宽大约为1MHz。OP07输入端的二极管D1、D2提供差模和共模保护,防止瞬态过压,输出二极管D3、D4可对瞬态过压进行保护,防止瞬态过压损坏OP07的输出。PA96放大器输入端的二极管D5、D6、D7、D8把放大器正负输入端的电压钳位在规定范围内,对运放起保护作用。

最新回答
踏实的店员
大力的寒风
2025-11-07 07:05:12

瓷片电容(ceramiccapacitor)是一种用陶瓷材料作介质,在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜,再经高温烧结后作为电极而成的电容器。通常用于高稳定振荡回路中,作为回路、旁路电容器及垫整电容器。

优点:稳定,绝缘性好,耐高压           缺点:容量比较小

贴片电容全称为:多层(积层,叠层)片式陶瓷电容器,也称为贴片电容,片容。英文全称:Multi-layerceramiccapacitors。英文缩写:MLCC。

贴片电容的分类:

1、NPO电容器

2、 X7R电容器

3、 Z5U电容器

4、 Y5V电容器

区别:NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同,随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。

平常的方盒
勤恳的早晨
2025-11-07 07:05:12
瓷片电容技术的发展历程:1900年意大利L.隆巴迪发明陶瓷介质电容;30年代末人们发现在陶瓷中添加钛酸盐可使介电常数成倍增长,因而制造出较便宜的瓷介质电容;1940年前后人们发现了现在的瓷片电容技术参数的主要原材料BaTiO3(钛酸钡)具有绝缘性后,开始将瓷片电容技术参数使用于对既小型、精度要求又极高的军事用电子设备当中

1960年左右陶瓷叠片电容作为商品开始开发

1970年,随着混合IC、计算机、以及便携电子设备的进步也随之迅速的发展起来,瓷片电容成为电子设备中不可缺少的零部件,而其中技术参数也是学者们研究的重点

现在的陶瓷介质电容的全部数量约占电容市场的70%左右

因为陶瓷介质电容的绝缘体材料主要使用陶瓷,其基本构造是将陶瓷和内部电极交相重叠

陶瓷材料有几个种类

自从考虑电子产品无害化特别是无铅化后,高介电系数的PB(铅)退出瓷片电容技术参数领域,现在主要使用TiO2(二氧化钛)、BaTiO3,CaZrO3(锆酸钙)等

和其它的电容相比具有体积小、容量大、耐热性好、适合批量生产、价格低等优点

由于原材料丰富,结构简单,价格低廉,而且电容量范围较宽(一般有几个PF到上百μF),损耗较小,电容量温度系数可根据要求在很大范围内调整

瓷片电容技术参数品种繁多,外形尺寸相差甚大从0402(约1×0.5mm)封装的贴片电容到大型的功率瓷片电容

按使用的介质材料特性可分为Ⅰ型、Ⅱ型和半导体瓷片电容;按无功功率大小可分为低功率、高功率瓷片电容;按工作电压可分为低压和高压瓷片电容;按结构形状可分为圆片形、管型、鼓形、瓶形、筒形、板形、叠片、独石、块状、支柱式、穿心式等

瓷片电容的分类:瓷片电容技术参数从介质类型主要可以分为两类,即Ⅰ类瓷片电容技术参数和Ⅱ类瓷片电容技术参数

Ⅰ类瓷片电容技术参数(ClassⅠceramiccapacitor),过去称高频瓷片电容技术参数(High-freqencyceramiccapacitor),是指用介质损耗小、绝缘电阻高、介电常数随温度呈线性变化的陶瓷介质制造的电容

它特别适用于谐振回路,以及其它要求损耗小和电容量稳定的电路,或用于温度补偿

Ⅱ类瓷片电容技术参数(ClassⅡceramiccapacitor)过去称为为低频瓷片电容技术参数(Lowfrequencycermiccapacitor),指用铁电陶瓷作介质的电容,因此也称铁电瓷片电容技术参数

这类电容的比电容大,电容量随温度呈非线性变化,损耗较大,常在电子设备中用于旁路、耦合或用于其它对损耗和电容量稳定性要求不高的电路中

常见的Ⅱ类瓷片电容技术参数有:X7R、X5R、Y5V、Z5U其中:X7R表示为:第一位X为最低工作温度-55℃,第二位的数字7位最高工作温度+125℃,第三位字母R为随温度变化的容值偏差±15%;X5R表示为:第一位X为最低工作温度-55℃,第二位的数字5位最高工作温度+85℃,第三位字母R为随温度变化的容值偏差±15%;Y5V表示为:第一位Y为最低工作温度-30℃,第二位的数字5位最高工作温度+85℃,第三位字母V为随温度变化的容值偏差+22%,-82%±15%

Z5U表示为:第一位Z为最低工作温度+10℃,第二位的数字5位最高工作温度+85℃,第三位字母U为随温度变化的容值偏差+22%,-56%

傻傻的路人
香蕉宝贝
2025-11-07 07:05:12
压电陶瓷片的电容计算与瓷介电容器的容量计算是一样的,

采用平板电容器的计算公式,(注意单位)

C=ε×S/d

C—电容量(F)

ε—介质的介电系数(F/m)

S—电极面积(m2)

d—介质厚度(m)。

压电陶瓷的介质有钛酸钡、锆钛酸铅、铌镁酸铅等也可以制造瓷介电容器

明理的鱼
陶醉的绿茶
2025-11-07 07:05:12
独石电容比较稳定,问温漂系数小,电容值可以做到1uF,寿命长,等效直流电阻小,价格稍贵。

瓷片电容的高频特性好,但电容值最大只能做到0.1uF。

瓷片电容也属于陶瓷电容的一种,陶瓷电容是总称。

瓷片电容(ceramiccapacitor)是一种用陶瓷材料作介质,在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜,再经高温烧结后作为电极而成的电容器。通常用于高稳定振荡回路中,作为回路、旁路电容器及垫整电容器。

瓷片电容分高频瓷介和低频瓷介两种。具有小的正电容温度系数的电容器,用于高稳定振荡回路中,作为回路电容器及垫整电容器。低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用,或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。这种电容器不宜使用在脉冲电路中,因为它们易于被脉冲电压击穿。

优点:稳定,绝缘性好,耐高压

缺点:容量比较小

独石电容是多层陶瓷电容器的别称,英文名称monolithic ceramic capacitor或multi-layer ceramic capacitor, 简称MLCC,根据所使用的材料,可分为三类。

一类

为温度补偿类NPO电介质

这种电容器电气性能最稳定,基本上不随温度、电压、时间的改变,属超稳定型、低损耗电容材料类型,适用在对稳定性、可靠性要求较高的高频、特高频、甚高频电路中。

二类

为高介电常数类X7R电介质

由于X7R是一种强电介质,因而能制造出容量比NPO介质更大的电容器。这种电容器性能较稳定,随温度、电压时间的改变,其特有的性能变化并不显著,属稳定电容材料类型,使用在隔直、耦合、傍路、滤波电路及可靠性要求较高的中高频电路中。

三类

为半导体类Y5V电介质

这种电容器具有较高的介电常数,常用于生产比容较大、标称容量较高的大容量电容器产品。但其容量稳定性较X7R差,容量、损耗对温度、电压等测试条件较敏感,主要用在电子整机中的振荡、耦合、滤波及旁路电路中。

独石电容比一般瓷介电容器大(10pF~10μF),且电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定、耐高温、绝缘性好、成本低等优点,因而得到广泛的应用。独石电容器不仅可替代云母电容器和纸介电容器,还取代了某些钽电容器,广泛应用在小型和超小型电子设备(如液晶手表和微型仪器)中。

特点

温度特性好,频率特性好。一般电容随着频率的上升,电容量呈现下降的规律,独石电容下降比较少,容量比较稳定。

独石电容除有电容器 “隔直通交”的通性特点外,其还有体积小,比容大,寿命长,可靠性高,适合表面安装等特点。随着世界电子行业的飞速发展,作为电子行业的基础元件,独石电容也以惊人的速度向前发展,每年以10[%]~15[%]的速度递增。世界独石电容的需求量在 2000亿支以上,70[%]出自日本,其次是欧美和东南亚(含中国)。随着片容产品可靠性和集成度的提高,其使用的范围越来越广,广泛地应用于各种军民用电子整机和电子设备。如电脑、电话、程控交换机、精密的测试仪器、雷达通信等。

陶瓷电容用用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。它又分高频瓷介和低频瓷介两种。具有小的正电容温度系数的电容器,用于高稳定振荡回路中,作为回路电容器及垫整电容器。低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用,或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。这种电容器不宜使用在脉冲电路中,因为它们易于被脉冲电压击穿。

友好的犀牛
务实的冬日
2025-11-07 07:05:12

片状多层陶瓷电容在已经成为了电子电路最常用的元件之一.MLCC表面看来,非常简单,可是,很多情况下,设计工程师或生产、工艺人员对的认识却有不足的地方.以下谈谈MLCC选择及应用上的一些问题和注意事项.虽然是比较简单的,但是,也是失效率相对较高的一种器件.失效率高,一方面是MLCC结构固有的可靠性问题,另外还有选型问题以及应用问题.由于电容算是“简单”的器件,所以有的设计工程师由于不够重视,从而对MLCC的独有特性不了解.在理想化的情况下,电容选型时,主要考虑容量及耐压两个参数就够了.但是对于MLCC,仅仅考虑这两个参数是远远不够的.使用MLCC,不能不了解MLCC的不同材质和这些材质对应的能.MLCC的材质有很多种,每种材质都有自身的独特性能特点.不了解这些,所选用的电容就很有可能满足不了电路要求.举例来说,MLCC常见的有C0G(也称NP0)材质,X7R材质,Y5V材质.C0G的工作温度范围和温度系数最好,在-55°C至+125°C的工作温度范围内时温度系数为的工作温度范围内时容量变化为±15%.Y5V的工作温度仅为-30°C至+85°C,在这个工作温度范围内时其容量变化可达-22%至+82%.当然,C0G、X7R、Y5V的成本也是依次减低的.在选型时,如果对工作温度和温度系数要求很低,可以考虑用Y5V的,但是一般情况下要用X7R的,要求更高时必须选择COG的.一般情况下,MLCC厂家都设计成使X7R、Y5V材质的电容在常温附近的容量最大,但是随着温度上升或下降,其容量都会下降.

仅仅了解上面知识的还不够.由于C0G、X7R、Y5V的介质的介电常数是依次减少的,所以,同样的尺寸和耐压下,能够做出来的最大容量也是依次减少的.有的没经验的工程师,以为想要什么容量都有,选型时就会犯错误,选了不存在的规格.比如想用0603/C0G/25V/3300pF的电容,但是0603/C0G/25V的MLCC一般只做到1000pF.其实只要仔细看了厂家的选型手册,就不会犯这样的错误.另外,对于入门不久的设计工程师,对元件规格的数序(E12、E24等)没概念,会给出0.5uF之类的不存在的规格出来.即使是有经验的工程师,对于规格的压缩也没概念.比如说,在滤波电路上,原来有人用到了3.3uF的电容,他的电路也能用3.3uF的电容,但他有可能偏偏选了一个没人用过的4.7uF或2.2uF的电容规格.不看厂家选型手册选型的人,还会犯下面这种错误,比如选了一个0603/X7R/470pF/16V的电容,而事实上一般厂家0603/X7R/470pF的电容只生产50V及其以上的电压而不生产16V之类的电压了。

多情的白昼
知性的彩虹
2025-11-07 07:05:12
1. 100UF以上的大容量电容选用贴片钽电容容器在性价比、技术可靠性等方面要比陶瓷电容优势明显,此种情况下应该选用贴片钽电容器。

2. 高工作电压的电容(目前定为DC 50V),选用风华陶瓷贴片电容会非常有优势,因为贴片钽电容容的电压目前最高只作到63V,而且抗浪涌能力非常差。但陶瓷电容目前可以作到10KV级的了。

3. 工作温度变化范围大的情况下应该选用贴片钽电容。特别是大容值的陶瓷电容,贴片钽电容容比陶瓷电容更有优势,单层的极片非常薄,温度相关太大就会造成断裂,严重影响陶瓷电容的性能。

4. 同样容量和电压的情况下,贴片钽电容容可以作到更小的体积,这点在数码和IT产品上面显得尤为重要,因为现在的产品都在朝薄型化、微型化发展。

5. 振动性很强的工作环境我们也不建议使用陶瓷电容,因为这会导致陶瓷电容内部的极层断裂,最终完全失效。 输出滤波,或给IC供电专用,代替插件铝电解,或贴片钽电容,主要规格有1u 2.2u 4.7u 10u 22u 47u之类 1206或1210 电压 6.3V-50V

105 25V 0805

105 50V 1206

225 25V 1206

475 25V 1206

10u 10V 0805

10u 25V 1206

22u 10V 1206

22u 16V 1206

47u 10V 1210

47u 16V 1210

100U 6.3V 1210

100u 10V 1210

100U 16V 1812

47u 25V 1812可提供样品及技术支持

超帅的鞋垫
魔幻的悟空
2025-11-07 07:05:12
贴片电容跟传统的贴片钽电容容相比,陶瓷的ESR更低,性能更好,所以只要容量电压体积一样是完全可以代替的 下面是两者的比较

1. 高容值电容(目前这个值暂定为100UF,日后这个值会提高)选用贴片钽电容容器性价比、技术可靠性等方面都比陶瓷电容优势明显。

2. 高工作电压的电容(目前定为DC 50V),选用TDK陶瓷电容会非常有优势,因为贴片钽电容容的电压目前最高只作到63V,而且抗浪涌能力非常差。但陶瓷电容目前可以作到10KV级的了。

3. 工作温度变化范围大的情况下,贴片钽电容容比陶瓷电容更有优势,特别是大容值的陶瓷电容,单层的极片非常薄,温度相关太大就会造成断裂,严重影响陶瓷电容的性能。

4. 同样容量和电压的情况下,贴片钽电容容可以作到更小的体积,这点在数码和IT产品上面显得尤为重要,因为现在的产品都在朝薄型化、微型化发展。

5. 振动性很强的工作环境我们也不建议使用陶瓷电容,因为这会导致陶瓷电容内部的极层断裂,最终完全失效。

羞涩的音响
义气的滑板
2025-11-07 07:05:12
贴片电容是瓷片电容。

贴片电容全称为:多层(积层,叠层)片式陶瓷电容器,也称为贴片电容,片容。英文全称:Multi-layerceramiccapacitors。英文缩写:MLCC。

贴片电容:可分为无极性和有极性两类,无极性

电容下述两类封装最为常见,即0805、0603;而有极性电容也就是我们平时所称的电解电容,一般我们平时用的最多的为铝电解电容,由于其电解质为铝,所以其温度稳定性以及精度都不是很高,而贴片元件由于其紧贴电路版,所以要求温度稳定性要高,所以贴片电容以钽电容为多。