高压小电流双向压电晶体驱动控制器设计与应用

本文主要探讨了弹光调制压电晶体驱动控制器的设计与实现，其目的是为了满足弹光调制器对高压、小电流双向正弦电源的需求。弹光调制器通常依赖于压电材料，如压电石英晶体或硒化锌(ZnSe)晶体，它们通过光弹效应实现对红外透明光学材料的偏振调制。 设计的关键组件包括功率放大电路，用于将输入信号转换为足够驱动压电晶体的大功率信号；充放电回路，确保对压电晶体的快速充放电，这对于维持稳定的机械振动至关重要；以及LC谐振电路，通过谐振特性来优化电压输出的频率和幅度，本例中输出频率设定为50.018 kHz，峰-峰值电压高达1 500 V，这使得ZnSe晶体能够达到4.5 μm的最大振动位移。 压电石英晶体因其高纯度、高分辨率和良好的方向性，被广泛用于微位移输出装置、微型机器人、力发生装置和光谱测量等领域。特别是对于基于弹光效应的静态傅里叶变换干涉器，其具有调制速度快、光谱范围宽、光通量大以及抗振性强等优势，相较于传统干涉器更具竞争力。 设计者针对传统压电陶瓷驱动控制器的局限，提出了一种改进方案，特别考虑了电压提升和功耗控制，以适应压电晶体驱动控制器在弹光调制器中的应用。对压电晶体驱动电路的要求十分严格，例如输出电阻需小以增强带负载能力，同时保证时间常数低以优化动态性能。此外，驱动控制器的频率选择至关重要，必须精确匹配压电晶体的本征频率，以实现最佳的振动效果。 本文的焦点在于研发一种高效且精准的驱动控制器，以驱动压电晶体在弹光调制器中发挥其最大效能，这对于红外透明光学材料的精密操控和相关领域的光谱分析技术具有重要意义。通过优化设计，该控制器不仅能够满足压电晶体的工作需求，还具备了高度的稳定性和可靠性。