一种适用于UV打印机喷头的电压驱动电路的制作方法

一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路
技术领域
1.本实用新型涉及uv打印设备技术领域，具体涉及一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路。

背景技术：

2.工业级uv打印设备对于喷头的波形控制具有较高的要求。如市场上使用率较高的理光gen系列喷头，其中的gen5型喷头集成有1280个喷嘴，喷嘴距离仅0.1693mm，间距仅0.55mm，因此其驱动电压对驱动波形的精度有较高要求。市面上的gen5喷头的驱动电路在设计上存在缺陷，导致在输出低电平时达不到0电压，另外也存在高电平不准的问题，这些因素都将直接影响打印质量。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于，提供一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路，解决以上技术问题。
4.本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
5.一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路，其中，所述电压驱动电路包括数模转换模块、差分转换放大模块、驱动模块、模数转换模块和采样模块，
6.所述数模转换模块用于获取主控的输入并将其转换为差分模拟信号，
7.所述差分转换放大模块用于将所述差分模拟信号转换成单端信号后进行放大，生成一放大信号后输出给所述驱动模块，所述差分转换放大模块包括两级运算放大单元，两级运算放大单元相互连接，其中，第一级运算放大单元的输出端连接第二级运算放大单元的正极输入端，所述驱动模块的输出端连接所述第二级运算放大单元的负极输入端，所述第二级运算放大单元的输出端连接所述驱动模块的输入端，
8.所述驱动模块用于生成供喷头工作的波形输出信号，
9.所述模数转换模块用于将所述驱动模块输出的波形输出信号进行模拟信号至数字信号的转换，
10.所述采样模块将转换后的数字信号反馈至打印机主控；
11.所述数模转换模块的输入端连接打印机主控模块、输出端连接所述差分转换放大模块的输入端，
12.所述差分转换放大模块的输出端连接所述驱动模块的输入端，
13.所述驱动模块的输出端连接所述打印机的喷头，驱动喷头工作，
14.所述驱动模块的输出端还通过所述模数转换模块连接所述采样模块的输入端，所述采样模块的输出端连接所述打印机主控模块的输入端，以便将喷头的控制电流采样后做数字化转换后反馈至打印机主控，通过打印机主控模块内置的映射表(该映射表为由采样模块反馈给打印机主控模块的所述波形输出信号v_adc与调整信号v_dac的映射表，其预先写入至打印机主控模块内，且根据不同的喷头类型有对应的映射表)实现对喷头驱动电压
的调节。
15.本实用新型通过对输出给喷头的信号采用后反馈，再根据反馈结果通过数模转换、差分转单端和放大对信号进行一系列处理，最后再以图腾柱驱动电路二次输出调整后的波形输出信号，以便使喷头的输出波形得到控制，使其精度更高，另外，差分转换放大模块的第二级运算放大部分在输出时，将驱动模块的输出以负反馈方式引入到第二级放大部分作为负极输入来提高精度。
16.所述数模转换模块包括数模转换单元，所述数模转换单元包括一输入端和正负两个输出端，所述输入端连接打印机主控模块的输出端，正负两个所述输出端连接所述差分转换放大模块的输入端。
17.本实用新型通过数模转换模块以差分输出方式提高调压精度。
18.所述数模转换模块选用德州仪器的dac904e型或者dac8311型数模转换芯片。
19.所述差分转换放大模块包括第一运算放大单元、第二运算放大单元，所述第一运算放大单元的正负两个输入端分别连接所述数模转换模块的两个输出端，所述第一运算放大单元的输出端连接所述第二运算放大单元的正极输入端，所述第二运算放大单元的输出端(其输出一vout信号给驱动模块)连接所述驱动模块的输入端，且所述第二运算放大单元的输出端还连接其负极输入端，
20.所述第二运算放大单元的负极输入端还连接所述驱动模块的输出端(即是说，驱动模块输出的v_plus信号不仅用于输出并驱动喷头工作，还作为负反馈回输给第二运放的负极输入来提高运放精度)，
21.第一运算放大单元和所述第二运算放大单元的正极取电端连接第一工作电压、负极取电端连接第二工作电压，所述第一工作电压和所述第二工作电压均取自直流稳压电源。
22.本实用新型通过设置两级运算放大单元实现差分信号转单端信号后再放大，并将放大后的信号输出给驱动模块，用于生成驱动喷头工作的波形驱动信号，再对最终的输出信号(v_plus)通过负反馈方式引入到第二级放大部分作为输入来提高精度。
23.所述第一运算放大单元选用lm6172imx芯片，所述第二运算放大单元选用tp2272芯片。
24.所述驱动模块包括一图腾柱驱动电路，所述图腾柱驱动电路的输入端连接所述差分转换放大模块的输出端，
25.所述图腾柱驱动电路的输出端连接打印机的喷头，同时，所述图腾柱驱动电路的输出端还连接所述模数转换模块的输入端。
26.本实用新型最终输出一用于驱动喷头的工作电压信号v_plus，并且通过经由差分转单端并放大后的信号来驱动四个晶体三极管组成的复合级联图腾柱驱动电路后，提高了输出电流。
27.所述图腾柱驱动电路由四个晶体三级管组成，包括第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管，所述第一三极管和所述第三三极管为pnp 型晶体三极管，所述第二三极管和所述第四三极管为npn型晶体三极管，
28.所述第二三极管和所述第三三极管的基极相互连接后形成所述驱动模块的输入端，
29.所述第一三极管的集电极、所述第二三极管的发射极、所述第三三极管的发射极、所述第四三极管的集电极相互连接后形成所述驱动模块的输出端，
30.所述第一三极管的发射极、所述第二三极管的集电极均连接第三工作电压，
31.所述第三三极管的集电极、所述第四三极管的发射极均连接第四工作电压，
32.所述第三工作电压和所述第四工作电压均取自直流稳压电源。
33.所述模数转换模块包括第三放大单元，所述第三放大单元具有正极输入端、负极输入端、模拟信号输出端、正极取电端和负极取电端，其中，
34.正极输入端连接所述驱动模块的输出端、
35.负极输入端与模拟信号输出端连接，
36.正极取电端连接第五工作电压，
37.负极取电端接地。
38.在其中一些实施例中，第三放大单元可连接工业直流稳压电源获取第五工作电压。
39.第三放大单元的正负极取电端之间连接第五电容。
40.所述第三放大单元选用mcp6001或者mcp6041型运算放大芯片。此时，第五工作电压取电+3.3v。
41.所述采样模块采用ads7866芯片。
42.有益效果：由于采用上述技术方案，本实用新型提高了电路的响应速度和模数转换的进度，提升了电路电流的输出能力，有效提高了打印喷头波形的精度。
附图说明
43.图1为本实用新型的一种功能连接示意图；
44.图2为图1中的模数转换模块的一种电路结构示意图；
45.图3为图1中的差分转换放大模块的一种电路结构示意图；
46.图4为图1中的驱动模块的一种电路结构示意图；
47.图5为图1中的采样模块的一种电路结构示意图。
具体实施方式
48.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等 (如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，其意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列组成部件或单元的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组成部件或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它部件组成或者组成单元。
49.参照图1，一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路，电压驱动电路包括数模转换模块2、差分转换放大模块3、驱动模块4、模数转换模块6和采样模块7。其中：
50.数模转换模块2用于获取打印机主控模块1的输入(v_dac信号)并将其转换为差分
模拟信号(vout_p信号和vout_n信号)，
51.差分转换放大模块3用于将差分模拟信号(vout_p信号和vout_n信号) 转换成单端信号后进行放大后生成放大信号(vout信号)，再将该信号输出给驱动模块4，差分转换放大模块3包括两级运算放大单元，两级运算放大单元相互连接，两级运算放大单元中的第一级运算放大单元，其输出端连接第二级运算放大单元的正极输入端，驱动模块4的输出端(该端输出v_plus信号输出)连接第二级运算放大单元的负极输入端，第二级运算放大单元的输出端连接驱动模块4的输入端(即将由v_plus信号作为负反馈后生成的精度更高的vout信号输出给驱动模块)，
52.驱动模块4用于生成供喷头工作的波形输出信号(v_plus信号)，
53.模数转换模块6用于将驱动模块4输出的波形输出信号(v_plus信号) 进行模拟信号至数字信号的转换后生成一数字信号(v_adc)，
54.采样模块7将转换后的数字信号(v_adc)反馈至打印机主控模块1；
55.数模转换模块2的输入端连接打印机主控模块1、输出端连接差分转换放大模块3的输入端，
56.差分转换放大模块3的输出端连接驱动模块4的输入端，
57.驱动模块4的输出端连接打印机的喷头5，
58.驱动模块4的输出端还通过模数转换模块6连接采样模块7的输入端，采样模块7的输出端连接打印机主控模块1的输入端，以便将喷头5的控制电流采样后做数字化转换后反馈至打印机主控模块1，通过打印机主控模块1 内置的映射表(该映射表为由采样模块7反馈给打印机主控模块1的波形输出信号v_adc与调整信号v_dac的映射表，其预先写入至打印机主控模块 1内，且根据不同的喷头类型有对应的映射表)实现对喷头驱动电压的调节。
59.本实用新型中，主控模块选用5cefa5f23型号的fpga芯片，采样模块采用ads7866芯片。
60.需要说明的是，本实用新型对打印机主控模块如何对采样电压进行调整并不做限制，仅示出一种集成有喷头驱动电压生成和采样的功能电路，而根据特定反馈信号进行输出信号的再调整属于现有技术，此处不做深入展开，也不对其中的信号映射表即输出电路申请保护。
61.上述的打印机主控模块对于反馈信号进行调整可按如下理解：本实用新型实施前，先在打印机主控模块1内根据不同的喷头5的具体型号预先写入反馈信号(由采样信号反馈给主控模块的波形输出信号v_adc)与调整信号 (v_dac)的映射表，输出一初始信号(v_dac_0)，后续根据反馈信号 (v_adc)的不同在映射表内定位对应的调整信号(v_dac)后将其输出给模数转换模块6后，通过差分转换放大模块3和驱动模块4输出调整后的喷头驱动信号(v_plus)。
62.本实用新型的数模转换模块可按如下结构设置：如图2所示，数模转换模块包括数模转换单元，数模转换单元包括输入端和正负两个输出端，输入端连接打印机主控模块的输出端，正负两个输出端连接差分转换放大模块3 的输入端。具体的，数模转换模块2包括数模转换单元u1，其选用dac904e 芯片，其具有输入引脚vin、第一差分输出引脚lout+，第二差分输出引脚lout-， vin引脚连接打印机主控模块1的喷头控制信号(v_dac)输出端，第一差分信号输出端lout+和第二差分信号输出端lout-分别连接差分转换放大模块 3的两
个差分信号输入端(该两个差分信号输入端分别为差分转换放大模块3 的vout_p信号输入端和vout_n信号输入端)，且数模转换单元u1的第一差分信号输出端lout+通过第六电阻r6接地，第二差分信号输出端lout-通过第十九电阻r19接地。
63.在其中一些实施例中，数模转换模块2也可采用dac8311芯片。
64.本实用新型的差分转换放大模块可按如下结构设置：如图3所示，差分转换放大模块3包括第一运算放大单元u2、第二运算放大单元u3，第一运算放大单元选用lm6172imx芯片，第二运算放大单元选用tp2272芯片：
65.第一运算放大单元u2的正负两个输入端(u2的引脚2和3)分别连接数模转换模块2的两个输出端(lout+端和lout-端)，第一运算放大单元u2的输出端(u2的引脚1)连接第二运算放大单元u3的正极输入端(u3的引脚 5)，第二运算放大单元u3的输出端(u3的引脚7，其输出一vout信号给驱动模块4)连接驱动模块4的输入端，且第二运算放大单元u3的输出端(u3 的引脚7)还连接其负极输入端(u3的引脚6)，
66.第二运算放大单元u3的负极输入端(u3的引脚6)还连接驱动模块4 的输出端(即是说，驱动模块4输出的v_plus信号不仅用于输出并驱动喷头工作，还作为负反馈回输给第二运放的负极输入来提高运放精度)，
67.第一运算放大单元u2和第二运算放大单元u3的正极取电端连接第一工作电压、负极取电端连接第二工作电压，第一工作电压和第二工作电压均取自直流稳压电源，此处的第一工作电压为直流稳压电源的公共电压端vcom，第二工作电压为其-5v输出端。具体的，如图3所示，第一、第二运算放大单元的第4引脚连接直流稳压电源的-5v输出，第8引脚连接公共电压端vcom。
68.另外，第一运算放大单元u2的各个引脚还按如下结构设置：其第二引脚通过第九电阻r9连接差分转换放大模块、第三引脚通过第十七电阻r17连接差分转换放大模块；第二引脚和第三引脚之间连接第二电阻r2；第三引脚通过第十八电阻r18接地。
69.第二运算放大单元u3的各个引脚还按如下结构设置：其第五引脚通过第十三电阻r13连接第一运算放大单元u2的第一引脚，且第五引脚还通过第十四电阻r14接地；第六引脚通过第一电阻r1连接驱动模块的输出端，且通过第四电阻r4接地；第七引脚通过第五电阻r5连接第六引脚，且还通过第一电容c1连接第六引脚。
70.本实用新型中，还可以将第一运算放大单元u2和第二运算放大单元u3 在同一运算放大芯片中实现。比如选用lm6172imx芯片实现第一、二运算放大单元时，lm6172imx芯片的第2、3引脚(分别对应vout_p信号输入和 vout_n信号输入)分别连接数模转换单元u1的lout+和lout-差分信号输出， lm6172imx芯片的第1引脚作为差分信号转单元信号输出给第二级放大部分，即lm6172imx芯片的第5引脚，lm6172imx芯片的第7引脚作为差分转换放大模块3的最终输出，输出一vout信号给驱动模块4，lm6172imx芯片的第6引脚连接其第7引脚，且该第6引脚还连接至驱动模块4的输出端后将v_plus信号作为负反馈输入来提高运算放大的精度。
71.本实用新型的驱动模块4包括一图腾柱驱动电路，图腾柱驱动电路的输入端连接差分转换放大模块3的输出端，图腾柱驱动电路的输出端连接打印机的喷头5，同时，图腾柱驱动电路的输出端还连接模数转换模块6的输入端。具体的，如图4所示，图腾柱驱动电路由四个晶体三级管组成，包括第一三极管q1、第二三极管q2、第三三极管q3和第四三极管q4，
第一三极管q1 和第三三极管q3为pnp型晶体三极管，第二三极管q2和第四三极管q4为 npn型晶体三极管，
72.第二三极管q2和第三三极管q3的基极相互连接后形成驱动模块4的输入端，且该输入端通过第十一电阻r11连接差分转换放大模块的输出，该输入端还通过第一二极管d1接地；
73.第一三极管q1的集电极、第二三极管q2的发射极、第三三极管q3的发射极、第四三极管q4的集电极相互连接后形成驱动模块4的输出端，且该输出端通过第十二电阻r12连接喷头5，其中，第一三极管q1通过第八电阻r8连接第十二电阻r12，第二三极管q2通过第七电阻r7连接第十二电阻 r12，第三三极管q3通过第十五电阻r15连接第十二电阻r12，第四三极管 q4通过第十六电阻r16连接第十二电阻r12；
74.第一三极管q1的发射极、第二三极管q2的集电极均连接第三工作电压，其中第二三极管q2通过第三电阻r3连接vcom端，第一三极管q1的基极和集电极之间连接第二电容c2，
75.第三三极管q3的集电极、第四三极管q4的发射极均连接第四工作电压，其中第三三极管q3的集电极通过第二十一电阻r21连接该第四工作电压，第四三极管q4的基极和集电极之间连接第三电容c3；
76.第三工作电压和第四工作电压均取自直流稳压电源。上述实施例中，第三工作电压取自直流电源的vcom端，即是说，其与第一、第二运算放大单元的正极取电端同电位。第四工作电压取自直流电源的-5v输出。
77.本实用新型中，第一三极管q1、第三三极管q3选用型号为2sa1797或者2sa2222sg的pnp型晶体管；第二三极管q2、第四三极管q4选用型号为2sc4672u的npn型晶体管。
78.本实用新型按如下结构设置模数转换模块：如图5所示，模数转换模块6 包括第三放大单元u4，第三放大单元选用mcp6001或者mcp6041型运算放大芯片，具体的，第三放大单元的各个引脚按如下结构设置：
79.引脚3为正极输入端，其通过第二十电阻r20连接驱动模块4的输出端，且其分别通过第四电容c4、第二十二电阻r22接地，
80.引脚4为负极输入端，与引脚1连接，
81.引脚5正极取电端连接第五工作电压，此处取电+3.3v，
82.引脚2为负极取电端，其接地，
83.引脚1为输出端，其输出v_adc信号作为采样信号。
84.第三放大单元u4的正负极取电端之间连接第五电容c5。
85.综上所述，本实用新型通过对输出给喷头的信号采用后反馈，再根据反馈结果通过数模转换、差分转单端和放大对信号进行一系列处理，最后再以图腾柱驱动电路二次输出调整后的波形输出信号，以便使喷头的输出波形得到控制，使其精度更高。
86.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路，其特征在于，所述电压驱动电路包括数模转换模块、差分转换放大模块、驱动模块、模数转换模块和采样模块，所述数模转换模块的输入端连接打印机主控模块、输出端连接所述差分转换放大模块的输入端，所述差分转换放大模块的输出端连接所述驱动模块的输入端，所述差分转换放大模块包括两级运算放大单元，两级运算放大单元相互连接，其中，第一级运算放大单元的输出端连接第二级运算放大单元的正极输入端，所述驱动模块的输出端连接所述第二级运算放大单元的负极输入端，所述第二级运算放大单元的输出端连接所述驱动模块的输入端，所述驱动模块的输出端连接所述打印机的喷头，所述驱动模块的输出端还通过所述模数转换模块连接所述采样模块的输入端，所述采样模块的输出端连接所述打印机主控模块的输入端。2.根据权利要求1所述的一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路，其特征在于，所述数模转换模块包括数模转换单元，所述数模转换单元包括一输入端和正负两个输出端，所述输入端连接打印机主控模块的输出端，正负两个所述输出端连接所述差分转换放大模块的输入端。3.根据权利要求2所述的一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路，其特征在于，所述数模转换模块选用德州仪器的dac904e型或者dac8311型数模转换芯片。4.根据权利要求1所述的一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路，其特征在于，所述差分转换放大模块包括第一运算放大单元、第二运算放大单元，所述第一运算放大单元的正负两个输入端分别连接所述数模转换模块的两个输出端，所述第一运算放大单元的输出端连接所述第二运算放大单元的正极输入端，所述第二运算放大单元的输出端连接所述驱动模块的输入端，且所述第二运算放大单元的输出端还连接其负极输入端，所述第二运算放大单元的负极输入端还连接所述驱动模块的输出端，第一运算放大单元和所述第二运算放大单元的正极取电端连接第一工作电压、负极取电端连接第二工作电压，所述第一工作电压和所述第二工作电压均取自直流稳压电源。5.根据权利要求4所述的一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路，其特征在于，所述第一运算放大单元选用lm6172imx芯片，所述第二运算放大单元选用tp2272芯片。6.根据权利要求1所述的一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路，其特征在于，所述驱动模块包括一图腾柱驱动电路，所述图腾柱驱动电路的输入端连接所述差分转换放大模块的输出端，所述图腾柱驱动电路的输出端连接打印机的喷头，所述图腾柱驱动电路的输出端还连接所述模数转换模块的输入端。7.根据权利要求6所述的一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路，其特征在于，所述图腾柱驱动电路由四个晶体三级管组成，包括第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管，所述第一三极管和所述第三三极管为pnp型晶体三极管，所述第二三极管和所述第四三极管为npn型晶体三极管，所述第二三极管和所述第三三极管的基极相互连接后形成所述驱动模块的输入端，所述第一三极管的集电极、所述第二三极管的发射极、所述第三三极管的发射极、所述第四三极管的集电极相互连接后形成所述驱动模块的输出端，
所述第一三极管的发射极、所述第二三极管的集电极均连接第三工作电压，所述第三三极管的集电极、所述第四三极管的发射极均连接第四工作电压，所述第三工作电压和所述第四工作电压均取自直流稳压电源。8.根据权利要求1所述的一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路，其特征在于，所述模数转换模块包括第三放大单元，所述第三放大单元具有正极输入端、负极输入端、模拟信号输出端、正极取电端和负极取电端，其中，正极输入端连接所述驱动模块的输出端、负极输入端与模拟信号输出端连接，正极取电端连接第五工作电压，负极取电端接地。9.根据权利要求8所述的一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路，其特征在于，所述第三放大单元选用mcp6001或者mcp6041型运算放大芯片。10.根据权利要求1至9任一项所述的一种适用于uv打印机喷头的电压驱动电路，其特征在于，所述采样模块采用ads7866芯片。

技术总结

本实用新型涉及UV打印设备技术领域，具体涉及一种适用于UV打印机喷头的电压驱动电路，电压驱动电路包括数模转换模块、差分转换放大模块、驱动模块、模数转换模块和采样模块，数模转换模块的输入端连接打印机主控模块、输出端连接差分转换放大模块的输入端，差分转换放大模块的输出端连接驱动模块的输入端，驱动模块的输出端连接打印机的喷头，驱动模块的输出端还通过模数转换模块连接采样模块的输入端，采样模块的输出端连接打印机主控模块的输入端。本实用新型提高了电路的响应速度和模数转换的进度，提升了电路电流的输出能力，有效提高了打印喷头波形的精度。了打印喷头波形的精度。了打印喷头波形的精度。