壓電元件用驅動電路制造技術

壓電元件用驅動電路(10)包括H橋電路(11)、帶LPF的差動放大電路(12)、放大電路(13)、以及反相電路(14)。從H橋電路(11)輸出的彼此反相的第1、第2驅動信號施加于壓電元件(P)。與H橋電路(11)的第1輸出端子(OUT1)相連接的電阻器(15)的兩端電壓輸入帶LPF的差動放大電路(12)。從帶LPF的差動放大電路(12)輸出的差動信號通過低通濾波器的功能而使高次諧波分量受到抑制，從而使壓擺率得以降低。因此，輸入H橋電路(11)的第1、第2輸入端子(IN1、IN2)的第1、第2控制信號的壓擺率也得以降低。由此，第1、第2控制信號成為臺階狀的波形，成為高次諧波分量受到抑制的信號。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術申請是國際申請號為PCT/JP2012/080006，國際申請日為2012年11月20日，進入中國國家階段的申請號為201280059515.8，名稱為“壓電元件用驅動電路”的專利技術專利申請的分案申請。
本專利技術涉及對壓電元件施加彼此反相的兩個驅動信號的壓電元件用驅動電路。
技術介紹
以往，對生成提供給壓電元件的驅動信號的驅動電路進行了各種設計。例如，在專利文獻1中記載了一種驅動電路，該驅動電路通過使用正反饋環路來生成以壓電元件的諧振頻率來驅動該壓電元件的驅動信號。此外，除了專利文獻1以外，以往，作為用于將相位反轉的兩個驅動信號提供給電動機等負載的電路，H橋電路已經投入了實際應用。H橋電路能獲得電壓為電源電壓的兩倍的驅動信號，具有能以低功耗提高驅動電壓這樣的優點。因此，在利用電池等低電壓電源等來驅動壓電元件的情況下，將H橋電路裝入專利文獻1所示的自激驅動電路中，從H橋電路的兩個輸出端子對壓電元件提供驅動信號，這樣的結構是有效的。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本專利特開2008－89308號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的問題然而，由于H橋電路是開關控制電路，因此，從H橋電路輸出的驅動信號成為矩形波。此外，由于從H橋電路輸出的驅動信號為矩形波，驅動電路為自激電路，因此，經反饋而再次輸入H橋電路的控制信號也成為矩形波。即，在這樣的驅動電路中，在反饋環路中傳輸的信號成為矩形波，當然，施加給壓電元件的驅動波形恒定為矩形波。此處，矩形波是每單位時間的電壓變化量(以下稱為壓擺率)較為陡峭的波形，不僅具有壓電元件的諧振頻率的頻率分量，而且具有非常大的范圍的頻率分量。即，不僅存在對壓電元件的實質上的動作作貢獻的頻率分量，還存在例如如壓電元件的諧振頻率的高次諧波那樣對實質上的動作不作貢獻、而只是進行諧振并消耗電力的頻率分量。因此，若單純地將上述的自激驅動電路與H橋電路進行組合，則難以有效地降低功耗。因此，本專利技術的目的在于實現一種對于壓電元件確保較高的驅動電壓、且能以低功耗進行動作的壓電元件用驅動電路。解決技術問題所采用的技術方案本專利技術的壓電元件用驅動電路對壓電元件施加彼此反相的兩個驅動信號。該壓電元件用驅動電路包括H橋電路、電流檢測用電阻、差動放大電路、以及反相電路。H橋電路包括第1輸入端子和第2輸入端子、以及分別與壓電元件相連接的第1輸出端子和第2輸出端子。電流檢測用電阻連接在壓電元件與第1輸出端子之間。差動放大電路將電流檢測用電阻的兩端電壓作為輸入。反相電路與差動放大電路的輸出端子相連接。反相電路的輸入端子與第1輸入端子相連接，反相電路的輸出端子與第2輸入端子相連接。差動放大電路包括壓擺率降低電路。在該結構中，能實現自激驅動電路。因此，例如，在將壓電元件用于壓電泵的情況下，即使壓電元件的諧振頻率因周圍的環境變化而發生變動，也能以壓電泵的位移量成為最大的頻率高效地進行驅動。此外，通過在差動放大電路中包括壓擺率降低電路，經反饋而輸入H橋電路的控制信號的上升特性及下降特性變得平緩。因此，壓電元件的驅動信號不是矩形波，而是臺階狀的波形，從而使上升特性及下降特性變得平緩。由此，能抑制對壓電元件的動作不作貢獻的頻率分量(不需要的頻率分量)施加給壓電元件。因此，能實現一種對于壓電元件確保較高的驅動電壓、且能以低功耗進行動作的壓電元件用驅動電路。由此，在利用電池驅動壓電元件時，能延長電池的壽命。此外，優選為本專利技術的壓電元件用驅動電路的壓擺率降低電路為低通濾波器電路。在該結構中，由于壓擺率降低電路為低通濾波器，因此，能以比較簡單的電路結構使輸入H橋電路的控制信號的壓擺率降低。此外，優選為本專利技術的壓電元件用驅動電路包括連接在差動放大電路輸出端子與反相輸入端子之間的具有帶通濾波功能的放大電路。在該結構中，能以比較簡單的電路結構使H橋控制信號輸入的壓擺率降低，由此能使功耗下降。此外，優選為將本專利技術的壓電元件用驅動電路中的H橋電路的輸入電壓設定為使構成H橋電路的FET處于不飽和區域的值。在該結構中，從H橋電路輸出的驅動信號的波形的傾斜變得平緩。因此，能獲得不需要的頻率分量進一步受到抑制的驅動信號。由此，能進一步降低功耗。專利技術效果根據本專利技術，能夠實現對于壓電元件能確保較高的驅動電壓，并以低消耗電力進行動作的壓電元件用驅動電路。由此，在利用電池來驅動壓電元件時，能延長該電池的壽命。附圖說明圖1是本專利技術的實施方式1所涉及的壓電元件用驅動電路10的電路結構圖。圖2是本專利技術的實施方式1所涉及的帶LPF的差動放大電路12的電路圖。圖3是表示H橋電路11的控制信號及驅動信號、和壓電元件的驅動電壓的波形的圖。圖4是表示本專利技術的實施方式1所涉及的壓電元件用驅動電路10中的驅動信號波形、以及現有的壓電元件用驅動電路中的驅動信號波形的圖。圖5是表示以下兩種壓電泵中流量相對于壓擺率的變化和功耗相對于壓擺率的變化的圖，這兩種壓電泵分別是使用由本專利技術的實施方式1所涉及的壓電元件用驅動電路進行驅動的壓電元件的壓電泵，以及使用由現有的驅動電路進行驅動的壓電元件的壓電泵。圖6是表示以下兩種壓電泵中流量的時間變化的圖，這兩種壓電泵分別是使用由本專利技術的實施方式1所涉及的壓電元件用驅動電路進行驅動的壓電元件的壓電泵，以及使用由現有的驅動電路進行驅動的壓電元件的壓電泵。圖7是本專利技術的實施方式2所涉及的壓電元件用驅動電路10A的電路結構圖。圖8是本專利技術的實施方式2所涉及的帶BPF的差動放大電路13A的電路圖。圖9是表示壓電元件的驅動電壓的波形的圖。圖10是表示各種壓擺率降低電路的圖。具體實施方式參照附圖對本專利技術的實施方式1所涉及的壓電元件用驅動電路10進行說明。圖1是本專利技術的實施方式1所涉及的壓電元件用驅動電路10的電路結構圖。壓電元件用驅動電路10包括H橋電路11、帶LPF的差動放大電路12、放大電路13、反相電路14、以及電阻器15、16。帶LPF的差動放大電路12相當于本專利技術的“壓擺率降低電路”。另外，利用本實施方式的壓電元件用驅動電路10進行驅動的壓電元件P例如用于壓電泵。不過，也能夠適用于在形成以下振動的壓電陀螺儀等各種振動傳感器中進行使用的壓電元件，該振動中基波為彎曲信號，高次諧波對科里奧利力的檢測不作貢獻。H橋電路11由多個FET構成，包括第1輸入端子IN1、第2輸入端子IN2、第1輸出端子OUT1、以及第2輸出端子OUT2。第1輸入端子IN1與反相電路14的輸入端子相連接。第2輸入端子IN2與反相電路14的輸出端子相連接。第1輸出端子OUT1與壓電元件P的第1端子相連接。在第1輸出端子OUT1與壓電元件P的第1端子之間連接有成為電流檢測用電阻的電阻器15。第2輸出端子OUT2與壓電元件P的第2端子相連接。在第2輸出端子OUT2與壓電元件P的第2端子之間連接有電阻器16。電阻器15、16是示出相同特性(電阻值等)的電阻器，第1輸出端子OUT1和第2輸出端子OUT2進行平衡驅動。電阻器15的兩端901、902與帶LPF(低通濾波器)的差動放大電路12的輸入端子相連接。圖2是本專利技術的實施方式1所涉及的帶LPF的差動放大電路12的電路圖。帶LPF的差動放大電路12包括運算放大器120、電阻器121、122、123R、124R、以及電容器123C、124C本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種壓電元件用驅動電路，該壓電元件用驅動電路對壓電元件施加彼此反相的兩個驅動信號，其特征在于，包括H橋電路，該H橋電路具有第1輸入端子和第2輸入端子、以及分別與所述壓電元件相連接的第1輸出端子和第2輸出端子，輸出至所述第1輸出端子與所述第2輸出端子之間的電壓形成為電壓一邊臺階狀地進行轉換一邊進行振動。

【技術特征摘要】
2011.12.09 JP 2011-2697471.一種壓電元件用驅動電路，該壓電元件用驅動電路對壓電元件施加彼此反相的兩個驅動信號，其特征在于，包括H橋電路，該H橋電路具有第1輸入端子和第2輸入端子、以及分別與所述壓電元件相連接的第1輸出端子和第2輸出端子，輸出至所述第1輸出端子與所述第2輸出端子之間的電壓形成為電壓一邊臺階狀地進行轉換一邊進行振動。2.如權利要求1所述的壓電元件用驅動電路，其特征在于，還包括：電流檢測用電阻，該電流檢測用電阻連接在所述壓電元件與所述第1輸出端子之間；差動放大電路，該差動放大電路將所述電流檢測用電阻的兩端電壓作為輸入；以及反相電路，該反相電路與該差動放大電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：岡口健二朗，
申請(專利權)人：株式會社村田制作所，
類型：發明
國別省市：日本;JP