JP2010136150A - 高電圧出力ドライバーおよび圧電ポンプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】昇圧回路において、低電圧電源の出力を昇圧して高電圧の駆動電源電圧を発生する。また、出力回路では、駆動電源を電源として、圧電素子を駆動する一対の相補的な駆動信号を出力する。出力を停止する前記駆動電源の立ち下がり時において、一対の駆動信号の電位差が0の時点から両駆動信号を一緒にグランドレベルまで変化させる。
【選択図】図13
Description
圧電素子を利用したダイヤフラムポンプ(圧電ポンプ)の構成について、図1を用いて説明する。ポンプケーシング10内には、周囲がポンプケーシング10内壁に固定され、中央側が上下動するダイヤフラム12が配置され、このダイヤフラム12の一方側にポンプ室14が形成される。ポンプ室14には、流入通路16に接続される流入口18と、流出通路20に接続される流出口22が設けられ、流入通路16と流入口18の間には流入側の逆止弁24、流出通路20と流出口22の間には流出側の逆止弁26が設けられている。
図3には、圧電素子PZへの駆動信号を出力する駆動信号出力回路の構成が示されている。1つの駆動波形(サイン波状の交流波形)であるR側入力信号は、バッファアンプBF1の正入力端に入力される。このバッファアンプBF1は、その出力が負入力端に接続されており、R側入力信号がそのままの波形で出力される。バッファアンプBF1の出力はコンパレータ(エラーアンプ)CP1の正入力端に入力される。このコンパレータCP1の負入力端には、帰還信号が入力されており、両信号の誤差信号がコンパレータCP1の出力として得られる。得られた誤差信号は、高電源電圧で駆動される出力アンプAP1に供給され、この出力アンプAP1の出力が出力端T1に供給される。出力端T1には、圧電素子PZの一方側の電極が接続されているとともに、分圧抵抗R1,R2を介しグランドに接続されている。分圧抵抗R1,R2の中点は、端子T2を介し、コンパレータCP1の負入力端に接続され、出力電圧が分圧された電圧がコンパレータCP1に負帰還される。
図5、図6には、出力アンプAPの構成例が示されている。ICOMからは定電流が供給され、これがnチャネルトランジスタQ11のドレインおよびゲートに供給される。トランジスタQ11のソースはグランド(PGND)に接続されている。トランジスタQ11のゲートには、ソースがグランド(PGND)に接続されたnチャネルトランジスタQ12,Q13,Q14のゲートが共通接続されている。従って、トランジスタQ11に対し、トランジスタQ12,Q13,Q14がカレントミラーを構成し、これらトランジスタQ11〜Q14に同一の定電流が流れる。
従来の装置において、ファン駆動制御用にファンの駆動を制御する制御電源電圧である電源電圧VCCを出力できる回路がすでに用意されている場合がある。この場合には、この電源電圧VCCに応じて、圧電素子PZを制御する信号を発生することが好適である。
図10には、電源立ち上がり時の駆動電源電圧および駆動信号ROUT,FOUTの波形を示してある。
図13は、電源立ち下がり時の駆動電源電圧および駆動信号ROUT,FOUTの波形を示す図である。異常検知の場合や、電源スイッチオフの場合などは、昇圧回路の動作を停止し、駆動電源出力がオフされるとともに、駆動信号ROUT,FOUTもその出力が停止される。
上述のように、本実施形態では、電源電圧VCCに応じて駆動電源制御信号を発生し、昇圧を制御している。ここで、駆動電源電圧は、駆動信号ROUT,FOUTより大きい必要があるが、一定である必要はない。そこで、図14に示すように駆動電源制御信号を駆動信号の波形に合わせて変更することが好適である。すなわち、図14に示すようにスイッチ34を設け、R側信号およびF側信号の大きい方をとった信号(山側のみが続く信号)を作成し、これを駆動電源制御信号とする。この駆動制御信号が、図3における昇圧回路に供給される。このため、図15に示すように、駆動電源電圧が駆動信号ROUT,FOUTの両者の包絡線より少し高い山のみが続く波形となる。これによって、圧電素子駆動における出力トランジスタにおける損失を少なくして、効率的な圧電素子駆動を図ることができる。
Claims (4)
- 負荷を駆動する高電圧出力ドライバーであって、
低電圧電源の出力を昇圧して高電圧の駆動電源を発生する昇圧回路と、
前記昇圧回路からの駆動電源を電源として、前記負荷を駆動する一対の相補的な駆動信号を出力する出力回路と、
を有し、
出力を停止する前記駆動電源の立ち下がり時において、一対の駆動信号の電位差が実質的に0の時点から両駆動信号を一緒にグランドレベルまで変化させることを特徴とする高電圧出力ドライバー。 - 請求項1に記載の高電圧出力ドライバーにおいて、
前記出力回路は、
前記低電圧電源を電源として前記負荷の駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、
前記駆動電源を電源として、前記駆動波形を増幅する増幅回路と、
を有し、
前記駆動波形発生手段において、一対の駆動信号に対応する一対の駆動波形を発生することを特徴とする高電圧出力ドライバー。 - 請求項2に記載の高電圧出力ドライバーにおいて、
前記駆動電源の立ち下がり時において、前記一対の駆動信号は一緒に最低レベルに至るまで、前記駆動波形によって制御され、その後自然放電によってグランドレベルに至ることを特徴とする高電圧出力ドライバー。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載の高電圧出力ドライバーとこの高電圧出力ドライバーの出力である駆動信号より駆動される負荷を含み、
前記負荷は圧電素子であって、前記圧電素子を用いたダイヤフラムを往復動させて駆動されることを特徴とする圧電ポンプ。
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