功率放大器基于壓電驅動的無針注射用脈沖電源設計應用
隨著科學技術的進步,生活水平的提高,健康問題越來越被人們所重視,對無針注射這個新型無痛無傳染的注射方式更加看重,而無針注射的驅動控制系統是這一技術的關鍵,相對于傳統的驅動控制方式,利用脈沖電源設計的驅動控制系統則在體積和性能方面更加完善。系統驅動控制性能的好壞直接影響注射器的注射效果,因此針對無針注射器的驅動控制問題,建立與之相適應的驅動控制系統十分有必要。
目前市面上主要是兩種方式驅動無針注射器,一種是利用彈簧,另一種是利用高氣壓,前者安全,結構簡單,技術也很成熟,但是在注射的時候會有很大噪聲而且注射量難以控制。后者結構較簡單,注射量容易控制,但是安全性不高。而本實驗設計的利用脈沖電源驅動壓電陶瓷的形變,安全性好,可以精確的控制注射的量,并且成型產品的體積較小,完全符合現代無針注射的要求。
無針注射器
無針注射的動力驅動直接影響到注射效果,以壓電陶瓷作為動力,很容易進行通斷控制,反應靈敏,可以有效地控制注射深度。壓電陶瓷驅動電源分為電流型和電壓型,電流型驅動電源雖然能夠改善壓電陶瓷的蠕變和遲滯,但是電路設計比較復雜,同時壓電陶瓷的內阻很高,充電時的電流小,響應時間長;電壓型驅動電源的效率高,且功耗小,但是其頻率響應范圍較窄,而且輸出紋波比較大。
脈沖電源輸出特性測試實驗室部分如圖所示,單輸出直流電源為電路提供12V直流電壓、數字電橋測量變壓器的阻感漏感、萬用表實時檢測電路和電路元件的好壞,示波器測量電源輸出波形、信號發生器產生不同輸出波形,功率放大器對信號發生器輸出信號進行放大。
針對實用性,多次實驗測試,調節占空比,檢測系統的輸出是否與之成比例關系,判斷系統的穩定性是否滿足設計的預期目標。優化無針注射的脈沖電源體積,采用脈沖寬度調制控制技術,使之輸出電壓幅值O~400V和頻率50~10OKHz可調的小電流連續的瞬時高壓脈沖信號,輸出信號穩定、可靠,以精確控制注射用藥量。
Aigtek功率放大器ATA-3000系列最大輸出功率810Wp,帶寬(-3dB)高達DC~100KHz,最大輸出電流 18Ap,可以驅動功率型負載,電壓增益數控可調。該功率放大器的輸出內阻很小,因此,非常適合于驅動類似于壓電陶瓷這樣的容性負載,因其良好的驅動性能被廣泛的應用在優化無針注射研究,換能器驅動,壓電片驅動等領域。
ATA-3000系列功率放大器參數指標
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