精密驱动的主力军：更高更快的压电驱动

压电效应是一种施加应力能产生电荷，施加电场能产生尺寸上变形的效应。本质上是一种机械能与电能交互作用的现象。压电效应分为正压电效应和逆压电效应，正压电效应一般应用在压电式传感器上，即将机械能转为电能。压电式驱动器大多是逆压电效应，利用磁效应制成。压电驱动将变形直接作用于从动件实现机械驱动，不同于传统驱动器那种需要先形成旋转再转换为目标动力，因此压电驱动一般具有结构简单、可控性高、适应性强和精度高响应快的特点。

因为压电式驱动到足够高的频率可以产生可闻噪声，在应用上压电式驱动器用途广泛。而且在响应速度上，相比LRA，ERM以及电磁阀驱动，压电式驱动的响应速度有极大领先，通常压电式驱动响应速度仅在1ms左右，远快过其他驱动。

TI DRV压电驱动系列

TI的DRV压电驱动系列为Mide，Mplus，PI Ceramic，PUI Audio，TDK等主流运控厂商提供了业内高性能的压电驱动芯片。从总体上来看，高驱动电压，较低的系统功率以及最快响应时间是这个系列的优势所在。

其中DRV2700 作为一款单芯片压电驱动器，集成了105V升压开关、功率二极管以及全差分放大器。

（DRV2700，TI）

DRV2700的输入信号既可以是差分信号，也可以是单端信号，而且交流或直流耦合均支持。因此DRV2700可以驱动高压和低压压电负载。升压电压是通过两个外部电阻进行设置的。 升压电流限值可通过R(REXT)电阻进行编程。与此同时，升压转换基于滞后架构，可最大程度上降低开关损耗，从而提高效率。另外，DRV2700支持四种 GPIO 控制的增益：28.8dB、34.8dB、38.4dB 和 40.7dB。

在集成了多种器件的情况下，DRV2700的启动时间也仅为1.5ms，从速度上来看这个系列肯定是极为理想的压电驱动选择。

圣邦微高速压电驱动芯片

（高速压电驱动芯片，SGMICRO）

SGM4547是高速压电驱动芯片，集成了升压DC/DC以实现高驱动电压。SGM4547集成的升压DC/DC在常用5V的供电下，最大可以输出26V驱动电压。在超声波换能器驱动和压电发生器驱动上，这个系列是比较优秀的国产选择。

同时，SGM4547的电路设计是很独特的，可以提供超高速驱动，能够将2A的峰值电流传递到高电容负载中。在控制上也比较灵活，可以同时控制两路信号输入。匹配的上升和下降延迟时间提高了速度和驱动能力—这些匹配的延迟可保持输入至输出脉冲宽度的完整性，以减少定时误差和时钟偏移问题。动态开关损耗则通过非重叠驱动技术得以最小化。另外，该系列输出阻抗很低，同时内置了欠压保护，在可靠性上也有相当的保证。

Thorlabs 压电陶瓷芯片系列

（压电陶瓷芯片，Thorlabs）

Thorlabs带Ø2 mm中心通孔的压电陶瓷驱动器由带交叉电极的分立式压电陶瓷层构成，这种多层设计可以实现高共振频率和亚毫秒级的响应时间，而交叉电极的使用最大程度地缩小了驱动电压的范围，驱动电压范围为0-150 V。

这种结构紧凑的压电陶瓷芯片易于集成到系统中，用于精密位移，且可提供的最大自由行程位移从1.8 µm到3.0 µm。该芯片的四个外侧面都有一层绝缘的陶瓷层，内部有通孔，可以防止其受潮。与镀环氧树脂的设计相比，陶瓷层的防潮能力更佳。其余两个侧面具有丝网印刷的银电极，用来施加驱动电压。

从Thorlabs压电陶瓷芯片的驱动电压范围和亚微米级的分辨率来看，在真空和OEM应用上，压电陶瓷芯片的优势极大。

小结

压电驱动随着新材料的出现不断发展，新的压电陶瓷促进了新应用的发展。可被驱动到高频率同时拥有极短响应时间的压电驱动已经被开发用作纳米级的精密驱动，成为近年来精密驱动的主要构造方式之一。