压电陶瓷作为一种微驱动领域的智能材料,在精密定位、纳米工程、微电子工程等诸多领域都有着越来越广泛的应用。压电致动器就是利用压电陶瓷的逆压电效应来实现精密定位和快速动作。通过分析国内外压电驱动电源的研究现状,随着人们对压电陶瓷快速驱动的应用需求越来越高,驱动电源的性能也需要与之匹配。本文在此研究背景下,针对压电陶瓷快速驱动的应用需求,对快速驱动功率放大电路进行研究。首先,为了设计出动态性能快、驱动能力优越的功率放大电路,对现有的压电驱动电源的拓扑结构进行深入了解,分析现有的电路拓扑结构中存在的优缺点,从中优选出动态响应快、驱动性能优越的电路拓扑结构,为接下来的电路阶跃性能的研究与优化作准备。其次,为了提升功率放大电路阶跃响应性能,对直流耦合快速驱动功率放大电路进行了深入研究。将直流耦合快速驱动功率放大电路的实际电路与理论电路模型相结合,对实际电路模型进行数学建模和仿真实验,定性定量地分析了环路补偿电容对直流耦合快速驱动功率放大电路阶跃性能的影响。通过环路优化方法,使得整个功率放大电路的阶跃响应性能得到的提升。然后,为了解决容性负载引起的动态响应问题,对直流耦合快速驱动功率放大电路与负载性能进行深入研究。通过对直流耦合快速驱动功率放大电路功率输出级的设计,提高放大电路在驱动容性负载时的带载能力。通过将容性负载模型与功率放大电路相结合,建立相应的电路负载理论模型,从理论上电容大小对于直流耦合快速驱动功率放大电路阶跃响应时间的影响。最后,设计了直流耦合快速驱动功率放大电路的电路原理图和PCB,制备了直流耦合快速驱动功率放大电路的实验样机。在此基础上,对直流耦合快速驱动功率放大电路进行了整机设计和实验研究,对直流耦合快速驱动功率放大器电路的阶跃响应时间进行了实验研究,验证了直流耦合快速驱动功率放大电路理论模型的准确性;通过优化环路补偿电容,空载下的阶跃响应时间可达1.8μs;对直流耦合快速驱动功率放大器电路在不同电容负载下的阶跃响应性能进行了实验研究,可以通过负载电容大小定量分析,特定电路参数下直流耦合功率放大电路阶跃响应性能,验证了直流耦合快速驱动功率放大电路和电容负载模型的准确性。通过整机性能测试实验表明,直流耦合快速驱动功率放大电路可以无失真地输出0～10kHz、0～150V的信号,驱动0.5μF时的阶跃响应时间为12μs具有良好的动态性能,其输出电压线性度为99.49%、静态纹波小于12mV,具有良好的静态响应性能。