ATA-4052高压功率放大器在超声电机驱动中的应用

超声电机是一种利用声波振动产生机械转动或线性运动的电器设备，被广泛应用于各个领域。在医疗行业，超声电机被用于超声图像设备中，用于控制扫描头的位置和方向，实现高分辨率的超声成像。在自动化控制领域，超声电机可以实现精密定位和准确控制，被应用于机器人、自动化生产线等领域。此外，在光学设备、精密仪器、机械加工等领域，超声电机也有着重要的应用。

它的工作原理是通过超声波的振动效应实现，具有结构简单、功率密度高、速度快、响应迅速，与传统的电机相比，超声电机无需旋转部分，摩擦损耗小，噪音低，寿命长，性能方面具有更大优势。超声电机一般使用压电陶瓷材料做动力源，想要更好的驱动压电陶瓷，则需要更高指标，更稳定输出的电压与功率。因此需要高压功率放大器来为此类应用提供更高的电压。Aigtek安泰电子ATA-4052高压功率放大器，最大输出电压为310Vp-p（±155Vp），为此类应用提供了较高的参数指标。

本次Aigtek就整理了过往客户案例，选取了其中一篇有关ATA-4052高压功率放大器在超声电机驱动中应用的案例与大家分享，希望能对领域内各位工程师、研究人员有所帮助。

本实验使用到了ATA-4052高压功率放大器、磁滞制动器、直流电源、信号发生器等设备

实验内容：

本实验提出了一种大力矩径向驻波型超声波电机，在实现电机大力矩输出的同时保持结构紧凑的特点。首先设计并分析了电机的结构和工作原理，采用有限元法分析了电机定子的振动特性。接着制作了超声波电机样机，样机直径为32mm。采用激光测振仪测量了定子的共振频率及径向振动的振幅，测量结果与理论分析结果相吻合。最后，搭建了电机输出特性测试平台，测量了电机在不同电压下的转矩-转速特性。

实验测试结果显示，定子工作模态的共振频率为73．3kHz，当施加的电压幅值为100V、频率为74kHz时，电机的空载转速为45r/min，堵转力矩达到0．41N·m。与其他同尺寸的超声波电机相比，所提出的径向驻波型超声波电机具有更大的堵转力矩。

超声电机测试中使用的高压功率放大器ATA-4052，可对交、直流信号进行放大输出，单通道，在ATA-2000系列高压放大器的基础上对功率进行了提升，指标参数较为均衡，可用来驱动大功率压电陶瓷、超声电机、压电叠堆、超声换能器等高压型负载。

电压增益0~100倍数控可调，具体有细调与粗调两种模式，配合液晶显示屏，可以快速使用增益旋钮对设备的电压增益进行调节，示数清晰界面简介便于操作，常摁Save键可一键保存当前参数设置，为了保证使用人员安全还专门设置了过流保护装置，1/100Monitor电压监测口与示波器直连可实时监测电压数值，该设备可匹配市面主流函数信号发生器进行使用。

ATA-4052高压功率放大器

带宽：（-3dB）DC~500kHz

电压：310Vp-p（±155Vp）

电流：2.82Ap

功率：437.1Wp

压摆率：345V/μs

输出：双极性输出

ATA-4052高压功率放大器幅频特性图

ATA-4052电压放大器负载曲线图

综上所述，超声电机作为一种利用声波振动产生机械运动的电器设备，在医疗、自动化控制、光学等领域有着广泛的应用前景。ATA-4052高压功率放大器则可以帮助工程师及研究人员更好的进行研究，超声电机将会在更多领域发挥重要作用，并为人们的生活带来更多便利与效益。

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审核编辑 黄宇