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用于静电执行器的高压光电耦合放大器

High-Voltage Optocoupler Amplifier for Electrostatic Actuators

George C. Jurgiel, Alex S. Miller, Jeffrey H. Lang

arXiv 2609.29914首次发表:更新:

发表机构

Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

AI 中文总结

针对静电执行器需要高压驱动的问题,提出一种基于光电耦合器的高压放大器,实现20 kV峰峰值输出和500 Hz带宽,降低谐波失真并简化驱动波形生成。

AI 中文摘要

许多静电执行器需要在亚毫安电流下提供数千伏的驱动电压,这一任务对传统开关器件而言并不适合。作为替代方案,我们展示了一种使用光电耦合器作为有源元件的高压放大器。该放大器可产生20 kV峰峰值的输出,带宽高达500 Hz,同时保持极少的元件数量。通过将光电耦合器用作反馈中的线性器件,与等效的PWM放大器相比,该设计实现了更低的谐波失真和更高的带宽。这一设计通过提供一种更简单的方法来生成有用的驱动波形,从而提高了静电执行器的可行性。

英文摘要

Many electrostatic actuators require multi-kilovolt drive voltages at sub-milliamp currents, a task poorly suited for conventional switching devices. As an alternative, we demonstrate a high-voltage amplifier using optocouplers as active elements. The amplifier produces a 20-kV peak-to-peak output with up to 500 Hz bandwidth while maintaining a minimal component count. By using optocouplers as linear devices in feedback, lower harmonic distortion and higher bandwidth are achieved than offered by equivalent PWM amplifiers. This design improves the viability of electrostatic actuators by providing a simpler method to achieve useful drive waveforms.

CommentsTo be published in the proceedings of the 2026 IEEE Energy Conversion Congress & Expo (ECCE)

论文原文

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