一種壓電器件驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于壓電器件驅(qū)動領域，提供了一種壓電器件驅(qū)動電路。在本發(fā)明中，通過對壓電器件充放電控制模塊和電能充放控制模塊的通斷進行組合控制以實現(xiàn)直流電源對壓電器件進行充電、壓電器件向電容模塊放電、電容模塊對壓電器件進行充電或壓電器件對地放電，達到了驅(qū)動壓電器件或回收壓電器件所釋放的電荷的目的，整個壓電器件驅(qū)動電路的功耗小、電路結(jié)構(gòu)簡單且體積小，降低了電路成本，從而解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的體積大、功耗大且成本高的問題。
【專利說明】—種壓電器件驅(qū)動電路
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于壓電器件驅(qū)動領域，尤其涉及一種壓電器件驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的線性驅(qū)動電路或數(shù)字開關(guān)驅(qū)動電路中，是直接從功率放大器或數(shù)字電路的輸出管腳驅(qū)動壓電器件(如壓電陶瓷蜂鳴片、壓電陶瓷超聲波換能器)。由于壓電器件的電容量大，基本上可等效于一純電容負載，若其驅(qū)動電壓為U，電容量為C及驅(qū)動頻率為f，則驅(qū)動電路在最佳工作條件下對壓電器件進行驅(qū)動所消耗的理論功率為U2Cf ;但在實際情況下，驅(qū)動電路中的開關(guān)器件及其分布電阻會造成50%的功率損耗，所以壓電器件所得到的功率僅為0.5U2Cf (即充放電效率為50%)，且減小開關(guān)器件的電阻也并不能降低其功率損耗。
[0003]針對上述壓電器件所得到的功率低的問題，現(xiàn)有技術(shù)通過采用電感器與壓電器件的電容諧振，由電感器與壓電器件進行電場能量與磁場能量的交換以達到高效率驅(qū)動壓電器件的目的；然而，現(xiàn)有技術(shù)在驅(qū)動電路的驅(qū)動頻率較低時，需要大電感量且高品質(zhì)因數(shù)的電感器才能實現(xiàn)對壓電器件的驅(qū)動，這樣則會增大驅(qū)動電路的體積，增加驅(qū)動電路的成本，且電感器本身的功耗也較大，從而導致驅(qū)動電路的功耗也相應地增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種壓電器件驅(qū)動電路，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的體積大、功耗大且成本高的問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種壓電器件驅(qū)動電路，與直流電源及壓電器件連接，所述直流電源的負極接地，所述壓電器件驅(qū)動電路還包括:
[0006]壓電器件充放電控制模塊、電能充放控制模塊及電容模塊；
[0007]所述壓電器件充放電控制模塊與所述壓電器件的第一端和第二端及所述直流電源的正極和負極相連接，所述壓電器件充放電控制模塊用于以開關(guān)控制模式控制所述直流電源對所述壓電器件進行充電或控制所述壓電器件對地進行放電；
[0008]所述電能充放控制模塊與所述壓電器件的第一端及所述電容模塊連接，所述電能充放控制模塊用于以開關(guān)控制模式控制所述電容模塊與所述壓電器件之間的電能充放操作；
[0009]所述電容模塊與所述電能充放控制模塊、所述壓電器件的第二端及所述直流電源的負極相連接，所述電容模塊用于根據(jù)所述電能充放控制模塊的開關(guān)控制與所述壓電器件進行電能充放操作；
[0010]所述壓電器件充放電控制模塊和所述電能充放控制模塊根據(jù)所述壓電器件的電容量、所述電容模塊的電容量及整個壓電器件驅(qū)動電路的內(nèi)阻確定導通時間和斷開時間以對所述壓電器件和所述電容模塊進行充放電平衡控制。
[0011 ] 在本發(fā)明中，通過對壓電器件充放電控制模塊和電能充放控制模塊的通斷進行組合控制以實現(xiàn)直流電源對壓電器件進行充電、壓電器件向電容模塊放電、電容模塊對壓電器件進行充電或壓電器件對地放電，達到了驅(qū)動壓電器件或回收壓電器件所釋放的電荷的目的，整個壓電器件驅(qū)動電路的功耗小、電路結(jié)構(gòu)簡單且體積小，降低了電路成本，從而解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的體積大、功耗大且成本高的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實施例所提供的壓電器件驅(qū)動電路的模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2是本發(fā)明第一實施例所提供的壓電器件驅(qū)動電路的示例電路結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖3是本發(fā)明第二實施例所提供的壓電器件驅(qū)動電路的示例電路結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖4是本發(fā)明第三實施例所提供的壓電器件驅(qū)動電路的示例電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]在本發(fā)明實施例中，通過對壓電器件充放電控制模塊和電能充放控制模塊的通斷進行組合控制以實現(xiàn)直流電源對壓電器件進行充電、壓電器件向電容模塊放電、電容模塊對壓電器件進行充電或壓電器件對地放電，達到了驅(qū)動壓電器件或回收壓電器件所釋放的電荷的目的。
[0018]圖1示出了本發(fā)明實施例所提供的壓電器件驅(qū)動電路的模塊結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，詳述如下:
[0019]壓電器件驅(qū)動電路100與直流電源200及壓電器件300連接，直流電源200的負極接地，壓電器件驅(qū)動電路100還包括壓電器件充放電控制模塊101、電能充放控制模塊102及電容模塊103。
[0020]壓電器件充放電控制模塊101與壓電器件300的第一端和第二端及直流電源200的正極和負極相連接，壓電器件充放電控制模塊101用于以開關(guān)控制模式控制直流電源200對壓電器件300進行充電或控制壓電器件300對地進行放電；
[0021]電能充放控制模塊102與壓電器件300的第一端及電容模塊103連接，電能充放控制模塊102用于以開關(guān)控制模式控制電容模塊103與壓電器件300之間的電能充放操作；
[0022]電容模塊103與電能充放控制模塊102、壓電器件300的第二端及直流電源200的負極相連接，電容模塊103用于根據(jù)電能充放控制模塊102的開關(guān)控制與壓電器件300進行電能充放操作；
[0023]壓電器件充放電控制模塊101和電能充放控制模塊102根據(jù)壓電器件300的電容量、電容模塊103的電容量及整個壓電器件驅(qū)動電路100的內(nèi)阻確定導通時間和斷開時間以對壓電器件300和電容模塊103進行充放電平衡控制。
[0024]其中，壓電器件驅(qū)動電路100的內(nèi)阻包括壓電器件充放電控制模塊101的內(nèi)阻、電能充放控制模塊102的內(nèi)阻、電容模塊103的內(nèi)阻、壓電器件300的內(nèi)阻以及導線的內(nèi)阻。
[0025]以下結(jié)合具體實施例對圖1所示的壓電器件驅(qū)動電路100的具體實現(xiàn)進行詳細描述:
[0026]實施例一:
[0027]圖2示出了本發(fā)明第一實施例所提供的壓電器件驅(qū)動電路的示例電路結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，詳述如下:
[0028]壓電器件充放電控制模塊101包括第一開關(guān)SI和第二開關(guān)S2,電能充放控制模塊102為第三開關(guān)S3，電容模塊103為第一電容Cl ；
[0029]第一開關(guān)SI的第一端接直流電源200的正極，第一開關(guān)SI的第二端和第二開關(guān)S2的第一端共接于壓電器件300的第一端，第二開關(guān)S2的第二端同時與直流電源200的負極及壓電器件300的第二端相連接，第三開關(guān)S3的第一端和第二端分別與壓電器件300的第一端和第一電容Cl的第一端連接,第一電容Cl的第二端與壓電器件300的第二端共接于直流電源200的負極。
[0030]進一步地，第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2及第三開關(guān)S3可以是機械觸點開關(guān)、半導體開關(guān)器件或光電開關(guān)器件。其中，機械觸點開關(guān)可以是以繼電器為核心開關(guān)器件的開關(guān)電路或手 動開關(guān)；半導體開關(guān)器件可以是以三極管、MOS管、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金屬氧化物半導體場效應管)或IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極晶體管)為核心開關(guān)器件的開關(guān)電路；光電開關(guān)器件可以是以光電I禹合器、光電二極管或光電三極管為核心開關(guān)器件的開關(guān)電路。
[0031 ] 進一步地，第一電容Cl可為任意類型的電容器，其電容值是壓電器件300的電容值的10-100倍，這樣就能在第一電容Cl和直流電源200先后對壓電器件300進行驅(qū)動后，保證對壓電器件300的充放電效率接近傳統(tǒng)驅(qū)動電路的充放電效率的200%。當?shù)谝浑娙軨l的電容量為壓電器件的電容量的10倍時，充放電效率已經(jīng)接近理想充放電效率的96%，且充放電效率是隨第一電容Cl的電容量的增大而提高的。然而，考慮到成本和電路體積，具備過大電容量的電容都較為不實用，所以將第一電容Cl的電容量選取為壓電器件的電容量的10倍時的充放電效率作為理想充放電效率。假如壓電器件300的電容值為10nF，則第一電容Cl的電容值的取值范圍是0.1 μ廣I μ F。
[0032]以下結(jié)合工作原理對上述壓電器件驅(qū)動電路100作進一步說明:
[0033]為了能夠?qū)崿F(xiàn)對壓電器件300的驅(qū)動和電荷回收，需要保證第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2及第三開關(guān)S3的通斷按照以下各步驟順序進行控制:
[0034](I)第一開關(guān)SI和第二開關(guān)S2斷開，且第三開關(guān)S3導通，則第一電容Cl通過第三開關(guān)S3向壓電器件300進行正相充電(即從壓電器件300的第一端對其進行充電)。
[0035](2)第一開關(guān)SI導通，第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3均斷開，則直流電源200通過第一開關(guān)SI對壓電器件300正相充電。
[0036](3)第一開關(guān)SI和第二開關(guān)S2斷開，且第三開關(guān)S3導通，則壓電器件300通過第三開關(guān)S3向第一電容Cl放電(即對第一電容Cl充電)。
[0037](4)第一開關(guān)SI和第三開關(guān)S3斷開，且第二開關(guān)S2導通，則壓電器件300通過第二開關(guān)S2對地放電。
[0038]在上述步驟(1)至(4)中，第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2及第三開關(guān)S3的導通時間和斷開時間是根據(jù)壓電器件300的電容量、第一電容Cl的電容量以及閉合回路內(nèi)的電阻(包括第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2及第三開關(guān)S3的內(nèi)阻，第一電容Cl的內(nèi)阻，壓電器件300的內(nèi)阻和導線的內(nèi)阻)進行控制的，以對壓電器件300和第一電容Cl實現(xiàn)充電或放電平衡，提高壓電器件驅(qū)動電路100的充放電效率。此外，通過順序循環(huán)上述步驟(1)至(4)便能夠?qū)崿F(xiàn)對壓電器件300的循環(huán)驅(qū)動和電荷回收。
[0039]實施例二:
[0040]圖3示出了本發(fā)明第二實施例所提供的壓電器件驅(qū)動電路的示例電路結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，詳述如下:
[0041]壓電器件充放電控制模塊101包括第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6及第七開關(guān)S7，電能充放控制模塊102包括第八開關(guān)S8、第九開關(guān)S9、第十開關(guān)SlO及第十一開關(guān)Sll,電容模塊103為第二電容C2。
[0042]第四開關(guān)S4的第一端與第五開關(guān)S5的第一端共接于直流電源200的正極，第四開關(guān)S4的第二端與第六開關(guān)S6的第一端共接于壓電器件300的第一端，第五開關(guān)S5的第二端與第七開關(guān)S7的第一端共接于壓電器件300的第二端，第六開關(guān)S6的第二端與第七開關(guān)S7的第二端共接于直流電源200的負極，第八開關(guān)S8的第一端與第九開關(guān)S9的第一端共接于壓電器件300的第一端，第八開關(guān)S8的第二端同時與第二電容C2的第一端及第十開關(guān)SlO的第一端連接，第九開關(guān)S9的第二端同時與第二電容C2的第二端及第十一開關(guān)Sll的第一端相連接，第十開關(guān)SlO的第二端與第十一開關(guān)Sll的第二端共接于壓電器件300的第二端。
[0043]進一步地，第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6、第七開關(guān)S7、第八開關(guān)S8、第九開關(guān)S9、第十開關(guān)SlO及第十一開關(guān)Sll可以是機械觸點開關(guān)、半導體開關(guān)器件或光電開關(guān)器件。其中，機械觸點開關(guān)可以是以繼電器為核心開關(guān)器件的開關(guān)電路或手動開關(guān)；半導體開關(guān)器件可以是以三極管、MOS管、MOSFET或IGBT為核心開關(guān)器件的開關(guān)電路；光電開關(guān)器件可以是以光電耦合器、光電二極管或光電三極管為核心開關(guān)器件的開關(guān)電路。
[0044]進一步地，第二電容C2可為任意類型的電容器，其電容值是壓電器件300的電容值的10-100倍，這樣就能在第二電容C`2和直流電源200先后對壓電器件300進行驅(qū)動后，保證對壓電器件300的充放電效率接近傳統(tǒng)驅(qū)動電路的充放電效率的200%。當?shù)诙娙軨2的電容量為壓電器件300的電容量的10倍時，充放電效率已經(jīng)接近理想充放電效率的96%，且充放電效率是隨第二電容C2的電容量的增大而提高的。然而，考慮到成本和電路體積，具備過大電容量的電容都較為不實用，所以將第二電容C2的電容量選取為壓電器件的電容量的10倍時的充放電效率作為理想充放電效率。假如壓電器件300的電容值為10nF，則第二電容C2的電容值的取值范圍是0.1 μ廣I μ F。
[0045]以下結(jié)合工作原理對上述壓電器件驅(qū)動電路100作進一步說明:
[0046]為了能夠?qū)崿F(xiàn)對壓電器件100的驅(qū)動和電荷回收，需要保證第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6、第七開關(guān)S7、第八開關(guān)S8、第九開關(guān)S9、第十開關(guān)SlO及第十一開關(guān)Sll的通斷按照以下各步驟順序進行控制:
[0047](I)第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6、第七開關(guān)S7、第九開關(guān)S9及第十開關(guān)SlO斷開，且第八開關(guān)S8和第十一開關(guān)Sll導通，則第二電容C2通過第八開關(guān)S8向壓電器件300進行正相充電(即從壓電器件300的第一端對其進行充電)。
[0048](2)第四開關(guān)S4和第七開關(guān)S7導通，第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6、第八開關(guān)S8、第九開關(guān)S9、第十開關(guān)SlO及第十一開關(guān)Sll均斷開，則直流電源200通過第四開關(guān)S4對壓電器件300正相充電。
[0049](3)第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6、第七開關(guān)S7、第九開關(guān)S9及第十開關(guān)SlO斷開，且第八開關(guān)S8和第十一開關(guān)Sll導通，則壓電器件300通過第八開關(guān)S8向進行第二電容C2正相放電(即從壓電器件300的第一端對第二電容C2充電)。
[0050](4)第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第八開關(guān)S8、第九開關(guān)S9、第十開關(guān)SlO及第十一開關(guān)Sll斷開，且第六開關(guān)S6和第七開關(guān)S7導通，則壓電器件300通過第六開關(guān)S6和第七開關(guān)S7對地反相放電(即從壓電器件300的第二端對地放電)。
[0051](5)第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6、第七開關(guān)S7、第八開關(guān)S8及第十一開關(guān)Sll斷開，且第九開關(guān)S9和第十開關(guān)SlO導通，則第二電容C2通過第十開關(guān)SlO對壓電器件300反相充電(即從壓電器件300的第二端對其進行充電)。
[0052](6)第四開關(guān)S4、第七開關(guān)S7、第八開關(guān)S8、第九開關(guān)S9、第十開關(guān)SlO及第十一開關(guān)Sll斷開，且第五開關(guān)S5和第六開關(guān)S6導通，則直流電源200通過第五開關(guān)S5對壓電器件300反相充電。
[0053](7)第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6、第七開關(guān)S7、第八開關(guān)S8及第十一開關(guān)Sll斷開，且第九開關(guān)S9和第十開關(guān)SlO導通，則壓電器件300向進行第二電容C2反相放電(即從壓電器件300的第二端對第二電容C2充電)。
[0054](8)第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第八開關(guān)S8、第九開關(guān)S9、第十開關(guān)SlO及第十一開關(guān)Sll斷開，且第六開關(guān)S6和第七開關(guān)S7導通，則壓電器件300通過第六開關(guān)S6和第七開關(guān)S7對地反相放電。
[0055]在上述步驟(I)至(8)中，第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6、第七開關(guān)S7、第八開關(guān)S8、第九開關(guān)S9、第十開關(guān)SlO及第十一開關(guān)Sll的導通時間和斷開時間是根據(jù)壓電器件300的電容量、第二電容C2的電容量以及閉合回路內(nèi)的電阻(包括第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6、第七開關(guān)S7、第八開關(guān)S8、第九開關(guān)S9、第十開關(guān)SlO及第十一開關(guān)SI I的內(nèi)阻，第二電容C2的內(nèi)阻，壓電器件300的內(nèi)阻和導線的內(nèi)阻)進行控制的，從而對壓電器件300和第二電容C2實現(xiàn)充電或放電平衡，提高壓電器件驅(qū)動電路100的充放電效率。此外，通過順序循環(huán)上述步驟(I)至(8)便能夠?qū)崿F(xiàn)對壓電器件300的循環(huán)驅(qū)動和電荷回收。
[0056]實施例三:
[0057]圖4示出了本發(fā)明第三實施例所提供的壓電器件驅(qū)動電路的示例電路結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，詳述如下:
[0058]壓電器件充放電控制模塊101包括第十二開關(guān)S12和第十三開關(guān)S13，電能充放控制模塊102包括第十四開關(guān)S14和第十五開關(guān)S15，電容模塊103包括第三電容C3、第四電容C4、第十六開關(guān)S16及第十七開關(guān)S17。
[0059]第十二開關(guān)S12的第一端接直流電源200的正極，第十二開關(guān)S12的第二端與第十三開關(guān)S13的第一端共接于壓電器件300的第一端,第十三開關(guān)S13的第二端與直流電源200的負極及壓電器件300的第二端相連接，第十四開關(guān)S14的第一端與第十五開關(guān)S15的第一端共同連接于壓電器件300的第一端，第十四開關(guān)S14的第二端同時與第十六開關(guān)S16的第一端及第三電容C3的第一端連接，第十五開關(guān)S15的第二端連接第四電容C4的第一端，第十六開關(guān)S16的第二端與第四電容C4的第二端共接于第十七開關(guān)S17的第一端，第十七開關(guān)S17的第二端與壓電器件300的第二端共接于直流電源200的負極。
[0060]進一步地，第十二開關(guān)S12、第十三開關(guān)S13、第十四開關(guān)S14、第十五開關(guān)S15、第十六開關(guān)S16及第十七開關(guān)S17可以是機械觸點開關(guān)、半導體開關(guān)器件或光電開關(guān)器件。其中，機械觸點開關(guān)可以是以繼電器為核心開關(guān)器件的開關(guān)電路或手動開關(guān)；半導體開關(guān)器件可以是以三極管、MOS管、MOSFET或IGBT為核心開關(guān)器件的開關(guān)電路；光電開關(guān)器件可以是以光電I禹合器、光電二極管或光電三極管為核心開關(guān)器件的開關(guān)電路。
[0061]進一步地，第三電容C3和第四電容C4可為任意類型的電容器，第三電容C3和第四電容C4的電容值相同，均是壓電器件300的電容值的10-100倍，這樣就能在第三電容C3與第四電容C4和直流電源200先后對壓電器件300進行驅(qū)動后，保證對壓電器件300的充放電效率接近傳統(tǒng)驅(qū)動電路的充放電效率的166%。當?shù)谌娙軨3和第四電容C4的電容量為壓電器件的電容量的10倍時，充放電效率已經(jīng)接近理想充放電效率的96%，且充放電效率是隨第三電容C3和第四電容C4的電容量的增大而提高的。然而，考慮到成本和電路體積，具備過大電容量的電容都較為不實用，所以將第三電容C3和第四電容C4的電容量選取為壓電器件的電容量的10倍時的充放電效率作為理想充放電效率。假如壓電器件300的電容值為10nF，則第三電容C3和第四電容C4的電容值的取值范圍均為0.1 μ廣I μ F。
[0062]以下結(jié)合工作原理對上述壓電器件驅(qū)動電路100作進一步說明:
[0063]為了能夠?qū)崿F(xiàn) 對壓電器件300的驅(qū)動和電荷回收，需要保證第十二開關(guān)S12、第十三開關(guān)S13、第十四開關(guān)S14、第十五開關(guān)S15、第十六開關(guān)S16及第十七開關(guān)S17的通斷按照以下各步驟順序進行控制:
[0064](I)第十二開關(guān)S12、第十三開關(guān)S13、第十四開關(guān)S14及第十七開關(guān)S17均斷開，且第十五開關(guān)S15和第十六開關(guān)S16均導通，則第三電容C3和第四電容C4串聯(lián)通過第十五開關(guān)S15向壓電器件300進行正相充電(即從壓電器件300的第一端對其進行充電)。
[0065](2)第十二開關(guān)S12導通，第十三開關(guān)S13、第十四開關(guān)S14、第十五開關(guān)S15、第十六開關(guān)S16及第十七開關(guān)S17均斷開，則直流電源200通過第十二開關(guān)S12對壓電器件300進行正相充電。
[0066](3)第十二開關(guān)S12、第十三開關(guān)S13及第十六開關(guān)S16均斷開，且第十四開關(guān)S14、第十五開關(guān)S15及第十七開關(guān)S17均導通，則壓電器件300分別通過第十四開關(guān)S14和第十五開關(guān)S15向第三電容C3和第四電容C4放電(即同時對并聯(lián)的第三電容C3和第四電容C4進行充電)。
[0067](4)第十二開關(guān)S12、第十四開關(guān)S14、第十五開關(guān)S15、第十六開關(guān)S16及第十七開關(guān)S17均斷開，且第十三開關(guān)S13導通，則壓電器件300通過第十三開關(guān)S13對地放電。
[0068]在上述步驟(1)至(4)中，第十二開關(guān)S12、第十三開關(guān)S13、第十四開關(guān)S14、第十五開關(guān)S15、第十六開關(guān)S16及第十七開關(guān)S17的導通時間和斷開時間是根據(jù)壓電器件300的電容量、第三電容C3和第四電容C4的電容量以及閉合回路內(nèi)的電阻(包括第十二開關(guān)S12、第十三開關(guān)S13、第十四開關(guān)S14、第十五開關(guān)S15、第十六開關(guān)S16及第十七開關(guān)S17的內(nèi)阻，第三電容C3的內(nèi)阻、第四電容C4的內(nèi)阻、壓電器件300的內(nèi)阻及導線的內(nèi)阻)進行控制的，從而對壓電器件300、第三電容C3和第四電容C4實現(xiàn)充電或放電平衡，提高壓電器件驅(qū)動電路100的充放電效率。此外，通過順序循環(huán)上述步驟(1)至(4)便能夠?qū)崿F(xiàn)對壓電器件300的循環(huán)驅(qū)動和電荷回收。
[0069]本發(fā)明第一實施例、第二實施例及第三實施例所提供的壓電器件驅(qū)動電路均可應用于音頻訊響器、蜂鳴器、超聲波設備(如液體燃料霧化器、加濕器、粉碎機、超聲波焊接設備及測距設備等)、壓電效應動力設備(如壓電效應電動機、內(nèi)燃機噴油嘴及噴墨打印機噴頭等)、壓電效應光開關(guān)及光調(diào)制器等需要采用壓電器件的設備。
[0070]在本發(fā)明實施例中，通過對壓電器件充放電控制模塊和電能充放控制模塊的通斷進行組合控制以實現(xiàn)直流電源對壓電器件進行充電、壓電器件向電容模塊放電、電容模塊對壓電器件進行充電或壓電器件對地放電，達到了驅(qū)動壓電器件或回收壓電器件所釋放的電荷的目的，整個壓電器件驅(qū)動電路的功耗小、電路結(jié)構(gòu)簡單且體積小，降低了電路成本，從而解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的體積大、功耗大且成本高的問題。
[0071]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電器件驅(qū)動電路，與直流電源及壓電器件連接，所述直流電源的負極接地，其特征在于，所述壓電器件驅(qū)動電路還包括: 壓電器件充放電控制模塊、電能充放控制模塊及電容模塊； 所述壓電器件充放電控制模塊與所述壓電器件的第一端和第二端及所述直流電源的正極和負極相連接，所述壓電器件充放電控制模塊用于以開關(guān)控制模式控制所述直流電源對所述壓電器件進行充電或控制所述壓電器件對地進行放電； 所述電能充放控制模塊與所述壓電器件的第一端及所述電容模塊連接，所述電能充放控制模塊用于以開關(guān)控制模式控制所述電容模塊與所述壓電器件之間的電能充放操作； 所述電容模塊與所述電能充放控制模塊、所述壓電器件的第二端及所述直流電源的負極相連接，所述電容模塊用于根據(jù)所述電能充放控制模塊的開關(guān)控制與所述壓電器件進行電能充放操作； 所述壓電器件充放電控制模塊和所述電能充放控制模塊根據(jù)所述壓電器件的電容量、所述電容模塊的電容量及整個壓電器件驅(qū)動電路的內(nèi)阻確定導通時間和斷開時間以對所述壓電器件和所述電容模塊進行充放電平衡控制。
2.如權(quán)利要求1所述的 壓電器件驅(qū)動電路，其特征在于，所述壓電器件充放電控制模塊包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述電能充放控制模塊為第三開關(guān)，所述電容模塊為第一電容； 所述第一開關(guān)的第一端接所述直流電源的正極，所述第一開關(guān)的第二端和所述第二開關(guān)的第一端共接于所述壓電器件的第一端，所述第二開關(guān)的第二端同時與所述直流電源的負極及所述壓電器件的第二端相連接，所述第三開關(guān)的第一端和第二端分別與所述壓電器件的第一端和所述第一電容的第一端連接，所述第一電容的第二端與所述壓電器件的第二端共接于所述直流電源的負極。
3.如權(quán)利要求2所述的壓電器件驅(qū)動電路，其特征在于，所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)及所述第三開關(guān)是機械觸點開關(guān)、半導體開關(guān)器件或光電開關(guān)器件。
4.如權(quán)利要求2所述的壓電器件驅(qū)動電路，其特征在于，所述第一電容的電容值是所述壓電器件的電容值的10-100倍。
5.如權(quán)利要求1所述的壓電器件驅(qū)動電路，其特征在于，所述壓電器件充放電控制模塊包括第四開關(guān)、第五開關(guān)、第六開關(guān)及第七開關(guān)，所述電能充放控制模塊包括第八開關(guān)、第九開關(guān)、第十開關(guān)及第十一開關(guān)，所述電容模塊為第二電容。 所述第四開關(guān)的第一端與所述第五開關(guān)的第一端共接于所述直流電源的正極，所述第四開關(guān)的第二端與所述第六開關(guān)的第一端共接于所述壓電器件的第一端，所述第五開關(guān)的第二端與所述第七開關(guān)的第一端共接于所述壓電器件的第二端，所述第六開關(guān)的第二端與所述第七開關(guān)的第二端共接于所述直流電源的負極，所述第八開關(guān)的第一端與所述第九開關(guān)的第一端共接于所述壓電器件的第一端，所述第八開關(guān)的第二端同時與所述第二電容的第一端及所述第十開關(guān)的第一端連接，所述第九開關(guān)的第二端同時與所述第二電容的第二端及所述第十一開關(guān)的第一端相連接，所述第十開關(guān)的第二端與所述第十一開關(guān)的第二端共接于所述壓電器件的第二端。
6.如權(quán)利要求5所述的壓電器件驅(qū)動電路，其特征在于，所述第四開關(guān)、所述第五開關(guān)、所述第六開關(guān)、所述第七開關(guān)、所述第八開關(guān)、所述第九開關(guān)、所述第十開關(guān)及所述第十一開關(guān)是機械觸點開關(guān)、半導體開關(guān)器件或光電開關(guān)器件。
7.如權(quán)利要求5所述的壓電器件驅(qū)動電路，其特征在于，所述第二電容的電容值是所述壓電器件的電容值的10-100倍。
8.如權(quán)利要求1所述的壓電器件驅(qū)動電路，其特征在于，所述壓電器件充放電控制模塊包括第十二開關(guān)和第十三開關(guān)，所述電能充放控制模塊包括第十四開關(guān)和第十五開關(guān)，所述電容模塊包括第三電容、第四電容、第十六開關(guān)及第十七開關(guān)。 所述第十二開關(guān)的第一端接所述直流電源的正極，所述第十二開關(guān)的第二端與所述第十三開關(guān)的第一端共接于所述壓電器件的第一端，所述第十三開關(guān)的第二端與所述直流電源的負極及所述壓電器件的第二端相連接，所述第十四開關(guān)的第一端與所述第十五開關(guān)的第一端共同連接于所述壓電器件的第一端，所述第十四開關(guān)的第二端同時與所述第十六開關(guān)的第一端及所述第三電容的第一端連接，所述第十五開關(guān)的第二端連接所述第四電容的第一端，所述第十六開關(guān)的第二端與所述第四電容的第二端共接于所述第十七開關(guān)的第一端，所述第十七開關(guān)的第二端與所述壓電器件的第二端共接于所述直流電源的負極。
9.如權(quán)利要求8所述的壓電器件驅(qū)動電路，其特征在于，所述第十二開關(guān)、所述第十三開關(guān)、所述第十四開關(guān)、 所述第十五開關(guān)、所述第十六開關(guān)及所述第十七開關(guān)是機械觸點開關(guān)、半導體開關(guān)器件或光電開關(guān)器件。
10.如權(quán)利要求8所述的壓電器件驅(qū)動電路，其特征在于，所述第三電容和所述第四電容的電容值相同，且所述第三電容和所述第四電容的電容值均是所述壓電器件的電容值的10~100倍。
【文檔編號】H03B5/32GK103715986SQ201210370354
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】黃臻 申請人:國民技術(shù)股份有限公司