JP2618685B2 - 圧電振動子駆動回路 - Google Patents
圧電振動子駆動回路Info
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/0207—Driving circuits
- B06B1/0223—Driving circuits for generating signals continuous in time
- B06B1/0238—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave
- B06B1/0246—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave with a feedback signal
- B06B1/0261—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave with a feedback signal taken from a transducer or electrode connected to the driving transducer
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- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ボルト締めランジュバン振動子等の圧電振
動子、特に大電力の振動子を駆動するための圧電振動子
駆動回路に関する。
動子、特に大電力の振動子を駆動するための圧電振動子
駆動回路に関する。
（発明の概要） 本発明は、１石式スイッチング回路を用いて圧電振動
子を共振周波数近傍において駆動する圧電振動子駆動回
路であって、圧電振動子に直列に適当な値のコイルを挿
入することで当該圧電振動子の電圧、電流を概略正弦波
とし、さらにその電流波形の位相に着目して駆動周波数
制御を行うものである。
子を共振周波数近傍において駆動する圧電振動子駆動回
路であって、圧電振動子に直列に適当な値のコイルを挿
入することで当該圧電振動子の電圧、電流を概略正弦波
とし、さらにその電流波形の位相に着目して駆動周波数
制御を行うものである。
（従来の技術及び解決しようとする課題） 先に、本出願人より特願昭61−309113号において、ボ
ルト締めランジュバン振動子とほぼ同様な構造であっ
て、それ自体で液体を吸い上げ、霧化する超音波ポンプ
が提案されている。このような超音波ポンプは吸い上げ
るべき液体が負荷となり、液体の水位変動、すなわち負
荷変動によって共振点が変化するから、効率良く駆動す
るためには駆動回路側の高周波出力の周波数を共振点変
化に追随させる必要がある。また、他の圧電振動子にお
いても負荷変動に伴って共振点が変化するから同様の必
要性を生じる。さらに、圧電振動子は温度条件、駆動電
圧によっても共振点が変化し、周波数を追随させる必要
がある。
ルト締めランジュバン振動子とほぼ同様な構造であっ
て、それ自体で液体を吸い上げ、霧化する超音波ポンプ
が提案されている。このような超音波ポンプは吸い上げ
るべき液体が負荷となり、液体の水位変動、すなわち負
荷変動によって共振点が変化するから、効率良く駆動す
るためには駆動回路側の高周波出力の周波数を共振点変
化に追随させる必要がある。また、他の圧電振動子にお
いても負荷変動に伴って共振点が変化するから同様の必
要性を生じる。さらに、圧電振動子は温度条件、駆動電
圧によっても共振点が変化し、周波数を追随させる必要
がある。
従来、圧電振動子駆動回路としては、２石式（プッシ
ュプル式、ハーフブリッジ式その他）のものと１石式
（Ａ級アンプ、発振回路、スイッチング回路その他）の
ものとがある。
ュプル式、ハーフブリッジ式その他）のものと１石式
（Ａ級アンプ、発振回路、スイッチング回路その他）の
ものとがある。
また、圧電振動子の共振点の変動に追従させるための
制御方式としては、 （イ） 圧電振動子の共振周波数と反共振周波数との中
間における当該圧電振動子が呈する等価インダクタンス
部を用いるもの、例えばコルピッツ型発振回路や、 （ロ） 振動子の共振点における最小インピーダンス
（抵抗性）で制御するものとがある。
制御方式としては、 （イ） 圧電振動子の共振周波数と反共振周波数との中
間における当該圧電振動子が呈する等価インダクタンス
部を用いるもの、例えばコルピッツ型発振回路や、 （ロ） 振動子の共振点における最小インピーダンス
（抵抗性）で制御するものとがある。
上記（ロ）の場合、具体的には圧電振動子電流を最大
にするような制御方式と、振動子の電流、電圧を検出
し、それらの位相が同位相となるように制御する方式と
が知られている。
にするような制御方式と、振動子の電流、電圧を検出
し、それらの位相が同位相となるように制御する方式と
が知られている。
第５図は２石式駆動回路の１例としてのプッシュプル
式駆動回路であり、該駆動回路は、出力トランスT2の１
次側に２個のトランジスタQ2,Q3をプッシュプル接続
し、２次側に圧電振動子TDを接続した構成であり、トラ
ンジスタQ2,Q3のベースに相互に逆位相となる駆動信号
を印加するものである。出力トランスT2の中点タップに
は電源電圧VBが供給されている。
式駆動回路であり、該駆動回路は、出力トランスT2の１
次側に２個のトランジスタQ2,Q3をプッシュプル接続
し、２次側に圧電振動子TDを接続した構成であり、トラ
ンジスタQ2,Q3のベースに相互に逆位相となる駆動信号
を印加するものである。出力トランスT2の中点タップに
は電源電圧VBが供給されている。
第６図は２石式駆動回路の他の例としてのハーフブリ
ッジ式駆動回路であり、該駆動回路は、電源電圧VBに２
個のトランジスタQ4,Q5をシリーズに接続し、トランジ
スタQ4,Q5の接続点とコンデンサC1,C2の接続点との間に
出力トランスT3の１次側を接続し、２次側に圧電振動子
TDを接続した構成である。この場合も、トランジスタQ
4,Q5ののベースに相互に逆位相となる駆動信号を印加す
る。
ッジ式駆動回路であり、該駆動回路は、電源電圧VBに２
個のトランジスタQ4,Q5をシリーズに接続し、トランジ
スタQ4,Q5の接続点とコンデンサC1,C2の接続点との間に
出力トランスT3の１次側を接続し、２次側に圧電振動子
TDを接続した構成である。この場合も、トランジスタQ
4,Q5ののベースに相互に逆位相となる駆動信号を印加す
る。
上記第５図及び第６図の２石式の駆動回路は、大電力
用の圧電振動子の駆動に適しているが、出力トランジス
タが２個必要で、駆動信号も相互に逆位相となる２つの
信号が必要であり、回路構成が１石式のものに比べて複
雑化する。また、圧電振動子が発生する逆起電力がトラ
ンスT2,T3の２次側から１次側に逆流し、オン状態のト
ランジスタをオフにする際の妨げになる。このために回
路全体の効率が向上しない。さらに、電源電圧の変動に
対し、駆動信号のパルス幅を制御して振動子電力を安定
化しようとする際、上記逆起電力の為に動作が不安定と
なる場合がある。
用の圧電振動子の駆動に適しているが、出力トランジス
タが２個必要で、駆動信号も相互に逆位相となる２つの
信号が必要であり、回路構成が１石式のものに比べて複
雑化する。また、圧電振動子が発生する逆起電力がトラ
ンスT2,T3の２次側から１次側に逆流し、オン状態のト
ランジスタをオフにする際の妨げになる。このために回
路全体の効率が向上しない。さらに、電源電圧の変動に
対し、駆動信号のパルス幅を制御して振動子電力を安定
化しようとする際、上記逆起電力の為に動作が不安定と
なる場合がある。
第７図は１石式の駆動回路の１例であり、電源電圧VB
に対して出力トランスT4の１次側とトランジスタQ5とを
直列に接続し、２次側に圧電振動子TDを接続したもので
ある。
に対して出力トランスT4の１次側とトランジスタQ5とを
直列に接続し、２次側に圧電振動子TDを接続したもので
ある。
この第７図の１石式の駆動回路は、大電力用振動子を
駆動しようとする場合にトランジスタの負担が大きくな
る。また、振動子TDの逆起電力を吸収すべき反対側のト
ランジスタがないため、トランジスタのコレクタ電圧に
非常な高圧が発生し、トランジスタに高耐圧のものが要
求される。但し、長所としては、２石式に比べて回路構
成が簡単になり、また電源電圧変動に対し駆動信号のパ
ルス幅を制御して振動子電力を一定にする際、制御がし
やすい。
駆動しようとする場合にトランジスタの負担が大きくな
る。また、振動子TDの逆起電力を吸収すべき反対側のト
ランジスタがないため、トランジスタのコレクタ電圧に
非常な高圧が発生し、トランジスタに高耐圧のものが要
求される。但し、長所としては、２石式に比べて回路構
成が簡単になり、また電源電圧変動に対し駆動信号のパ
ルス幅を制御して振動子電力を一定にする際、制御がし
やすい。
次に、駆動回路の制御方式についてみると、圧電振動
子の共振周波数と反共振周波数との中間における当該圧
電振動子が呈する等価インダクタンス部を用いるものと
してコルピッツ型発振回路があり、このコルピッツ型発
振回路は水晶振動子を用いた発振回路として広く用いら
れている。圧電振動子も基本的には水晶振動子と同じで
あるが、第８図の圧電振動子のインピーダンスの周波数
特性で示す共振周波数frと反共振周波数farとの周波数
差が大きいため、あまり高い安定度が期待できない。ま
た、前述のボルト締めランジュバン振動子とほぼ同様な
構造であって、それ自体で液体を吸い上げ、霧化する超
音波ポンプの駆動や、超音波加工機、超音波ウェルダー
のような高電力の応用には適さない。すなわち、共振周
波数と反共振周波数の間で駆動するものであり、最も高
効率駆動が可能な共振周波数そのもので圧電振動子を駆
動するすることができない嫌いがある。
子の共振周波数と反共振周波数との中間における当該圧
電振動子が呈する等価インダクタンス部を用いるものと
してコルピッツ型発振回路があり、このコルピッツ型発
振回路は水晶振動子を用いた発振回路として広く用いら
れている。圧電振動子も基本的には水晶振動子と同じで
あるが、第８図の圧電振動子のインピーダンスの周波数
特性で示す共振周波数frと反共振周波数farとの周波数
差が大きいため、あまり高い安定度が期待できない。ま
た、前述のボルト締めランジュバン振動子とほぼ同様な
構造であって、それ自体で液体を吸い上げ、霧化する超
音波ポンプの駆動や、超音波加工機、超音波ウェルダー
のような高電力の応用には適さない。すなわち、共振周
波数と反共振周波数の間で駆動するものであり、最も高
効率駆動が可能な共振周波数そのもので圧電振動子を駆
動するすることができない嫌いがある。
また、振動子の共振点における最小インピーダンス
（抵抗性）を検出して制御する方式は、駆動回路にいわ
ゆるトランジスタスイッチング回路を用いる装置では圧
電振動子に加わる電圧、電流波形が正弦波にならないた
め、現実には制御が難しく、正弦波の高周波出力を出す
回路構成が望ましい。しかし、正弦波出力の場合には出
力トランジスタを高効率で作動させることは出来ない。
一方、駆動回路にスイッチング回路を用いた場合には、
出力トランジスタの効率は向上するが、圧電振動子の電
圧、電流波形はリンギングを多く含んだ歪んだ波形とな
り、振動子の電流、電圧を検出し、それらの位相が同位
相となるように制御することは実質的に不可能である。
同様の理由で、圧電振動子電流を最大にするような制御
も、電流最大値を検出すること自体が難しいことに加え
て、振動子の経時変化、負荷条件その他により振動子最
大電流そのものが変化するので難しい。
（抵抗性）を検出して制御する方式は、駆動回路にいわ
ゆるトランジスタスイッチング回路を用いる装置では圧
電振動子に加わる電圧、電流波形が正弦波にならないた
め、現実には制御が難しく、正弦波の高周波出力を出す
回路構成が望ましい。しかし、正弦波出力の場合には出
力トランジスタを高効率で作動させることは出来ない。
一方、駆動回路にスイッチング回路を用いた場合には、
出力トランジスタの効率は向上するが、圧電振動子の電
圧、電流波形はリンギングを多く含んだ歪んだ波形とな
り、振動子の電流、電圧を検出し、それらの位相が同位
相となるように制御することは実質的に不可能である。
同様の理由で、圧電振動子電流を最大にするような制御
も、電流最大値を検出すること自体が難しいことに加え
て、振動子の経時変化、負荷条件その他により振動子最
大電流そのものが変化するので難しい。
本発明は、上記の点に鑑み、１石式のトランジスタス
イッチング回路を持つ簡単な回路構成で、高効率、高安
定動作が可能であり、圧電振動子の共振点の変化に追従
可能な圧電振動子駆動回路を提供することを目的とす
る。
イッチング回路を持つ簡単な回路構成で、高効率、高安
定動作が可能であり、圧電振動子の共振点の変化に追従
可能な圧電振動子駆動回路を提供することを目的とす
る。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、出力トランス
の１次巻線に直列にスイッチング用トランジスタを接続
し、２次巻線に圧電振動子を接続し、前記トランジスタ
のスイッチング動作により前記１次巻線に流れる電流を
断続する１石式スイッチング回路を備え、前記圧電振動
子を共振周波数近傍において駆動する回路構成におい
て、前記圧電振動子に対し直列にコイルを挿入して当該
圧電振動子に加わる電圧波形及び電流波形の両者を概略
正弦波となし、前記２次巻線の両端に現れる方形波電圧
波形と前記圧電振動子の該略正弦波の電流波形とを位相
比較して駆動周波数を制御するようにしている。
の１次巻線に直列にスイッチング用トランジスタを接続
し、２次巻線に圧電振動子を接続し、前記トランジスタ
のスイッチング動作により前記１次巻線に流れる電流を
断続する１石式スイッチング回路を備え、前記圧電振動
子を共振周波数近傍において駆動する回路構成におい
て、前記圧電振動子に対し直列にコイルを挿入して当該
圧電振動子に加わる電圧波形及び電流波形の両者を概略
正弦波となし、前記２次巻線の両端に現れる方形波電圧
波形と前記圧電振動子の該略正弦波の電流波形とを位相
比較して駆動周波数を制御するようにしている。
第１図は本発明の圧電振動子駆動回路の基本構成であ
り、電源電圧VBに対して出力トランスT1の１次巻線W1と
スイッチング用トランジスタQ1とを直列に接続し、２次
巻線W2にコイルCHを介して圧電振動子TDを接続した１石
式スイッチング回路を備えている。また、トランジスタ
Q1のベースには制御発振器１からの方形波の駆動信号が
印加されている。位相比較手段２は、２次巻線W2の両端
の方形波電圧V1の波形と、圧電振動子TDの概略正弦波の
電流I1の波形との位相比較を行い、比較結果に基づいて
制御発振器１の駆動信号の周波数を変化させるものであ
る。なお、前記出力トランスT1はリセット巻線Wrを有
し、該リセット巻線Wrの一端にクランプ用ダイオードD1
が接続されている。
り、電源電圧VBに対して出力トランスT1の１次巻線W1と
スイッチング用トランジスタQ1とを直列に接続し、２次
巻線W2にコイルCHを介して圧電振動子TDを接続した１石
式スイッチング回路を備えている。また、トランジスタ
Q1のベースには制御発振器１からの方形波の駆動信号が
印加されている。位相比較手段２は、２次巻線W2の両端
の方形波電圧V1の波形と、圧電振動子TDの概略正弦波の
電流I1の波形との位相比較を行い、比較結果に基づいて
制御発振器１の駆動信号の周波数を変化させるものであ
る。なお、前記出力トランスT1はリセット巻線Wrを有
し、該リセット巻線Wrの一端にクランプ用ダイオードD1
が接続されている。
（作用） 本発明の第１図の基本構成において、駆動信号は方形
波であり、スイッチング用トランジスタQ1はスイッチン
グ動作をおこなって出力トランスT1の２次巻線W2の両端
には方形波電圧が現れる。しかし、圧電振動子TDに直列
に挿入されたコイルCHのインダクタンスを適当に選択す
ることによって圧電振動子TD両端の電圧とTDに流れる電
流を概略正弦波にすることができる（但し、電圧と電流
との間には位相差が存在する。）。
波であり、スイッチング用トランジスタQ1はスイッチン
グ動作をおこなって出力トランスT1の２次巻線W2の両端
には方形波電圧が現れる。しかし、圧電振動子TDに直列
に挿入されたコイルCHのインダクタンスを適当に選択す
ることによって圧電振動子TD両端の電圧とTDに流れる電
流を概略正弦波にすることができる（但し、電圧と電流
との間には位相差が存在する。）。
圧電振動子TDの負荷条件、温度条件、電源電圧変動等
に起因する圧電振動子TDの共振点の変化に対応した駆動
周波数の制御は、第２図（Ａ）のトランス２次巻線W2の
両端の方形波電圧V1の波形と、第２図（Ｂ）に示す圧電
振動子TDの概略正弦波の電流I1の波形との位相比較によ
って行なわれる。すなわち、方形波電圧V1の波形のトラ
ンジスタQ1のオンに対応する電圧極性からオフに対応す
る電圧極性への切替わり時点Ｐ（トランジスタQ1のオフ
による電圧立ち上がり時期）と、概略正弦波の電流I1の
振動波形の極性転換時点Ｐ′（電流I1がゼロを通過する
時期）とが略一致する如く駆動周波数を制御する。これ
は、トランジスタQ1のオフ期間における概略正弦波の電
流I1の振動周期が圧電振動子TDの持つ共振周波数frのと
きの周期に一致することを利用するもので、駆動周波数
と圧電振動子の共振周波数との差が大きくなると時点P,
P′の位置ずれが大きく、駆動周波数と圧電振動子の共
振周波数とが一致すると時点P,P′は一致する。なお、
この時点ＰとＰ′の関係は前記スイッチング用トランジ
スタQ1の１周期中のオン期間の割合（デューティー比）
を変化させた場合にも成立する。
に起因する圧電振動子TDの共振点の変化に対応した駆動
周波数の制御は、第２図（Ａ）のトランス２次巻線W2の
両端の方形波電圧V1の波形と、第２図（Ｂ）に示す圧電
振動子TDの概略正弦波の電流I1の波形との位相比較によ
って行なわれる。すなわち、方形波電圧V1の波形のトラ
ンジスタQ1のオンに対応する電圧極性からオフに対応す
る電圧極性への切替わり時点Ｐ（トランジスタQ1のオフ
による電圧立ち上がり時期）と、概略正弦波の電流I1の
振動波形の極性転換時点Ｐ′（電流I1がゼロを通過する
時期）とが略一致する如く駆動周波数を制御する。これ
は、トランジスタQ1のオフ期間における概略正弦波の電
流I1の振動周期が圧電振動子TDの持つ共振周波数frのと
きの周期に一致することを利用するもので、駆動周波数
と圧電振動子の共振周波数との差が大きくなると時点P,
P′の位置ずれが大きく、駆動周波数と圧電振動子の共
振周波数とが一致すると時点P,P′は一致する。なお、
この時点ＰとＰ′の関係は前記スイッチング用トランジ
スタQ1の１周期中のオン期間の割合（デューティー比）
を変化させた場合にも成立する。
位相比較手段２による制御発振器１の制御は第３図の
フローチャートのようにして行なわれる。なお、第３図
において、イ、ロは逆の方向に周波数をずらせる場合も
回路構成によってはあり得る。
フローチャートのようにして行なわれる。なお、第３図
において、イ、ロは逆の方向に周波数をずらせる場合も
回路構成によってはあり得る。
（実施例） 以下、本発明の具体的な実施例を第４図に従って説明
する。
する。
第４図の実施例においては、位相比較手段としての同
相比較器８及び制御発振器としての電圧制御発振器（以
下VCOという）1Aを一体回路化、すなわち集積回路10と
し、PLLループを構成している。また、２次巻線W2の両
端の方形波電圧V1の波形の位相を取り出すために、抵抗
器R1,R2で分圧した電圧を波形整形器６に印加し、波形
整形器６はトランジスタQ1のオフによる電圧立ち上がり
時期Ｐを示すパルスを同相比較器８に加えている。同様
に、圧電振動子TDに流れる略正弦波の電流I1の波形の位
相を取り出すために、圧電振動子に直列に挿入された抵
抗器R3の両端の電圧を波形整形器５に印加し、波形整形
器５は概略正弦波の電流I1の波形がゼロを通過する時期
Ｐ′を示すパルスを同相比較器８に加えている。同相比
較器８は時期P,P′が一致しているときは一定の基準電
圧VstをVCOに出力し、VCOの出力である駆動信号は変化
しない。時期P,P′のタイミングがずれると、同相比較
器８の出力は基準電圧Vstに対しずれに比例した電圧Δ
Ｖを加算、もしくは減算した電圧（Vst±ΔＶ）とな
り、VCOは±ΔＶに応じて駆動周波数を変化させ、時期
P,P′のタイミングのずれが少なくなる方向に駆動周波
数を変化させる。
相比較器８及び制御発振器としての電圧制御発振器（以
下VCOという）1Aを一体回路化、すなわち集積回路10と
し、PLLループを構成している。また、２次巻線W2の両
端の方形波電圧V1の波形の位相を取り出すために、抵抗
器R1,R2で分圧した電圧を波形整形器６に印加し、波形
整形器６はトランジスタQ1のオフによる電圧立ち上がり
時期Ｐを示すパルスを同相比較器８に加えている。同様
に、圧電振動子TDに流れる略正弦波の電流I1の波形の位
相を取り出すために、圧電振動子に直列に挿入された抵
抗器R3の両端の電圧を波形整形器５に印加し、波形整形
器５は概略正弦波の電流I1の波形がゼロを通過する時期
Ｐ′を示すパルスを同相比較器８に加えている。同相比
較器８は時期P,P′が一致しているときは一定の基準電
圧VstをVCOに出力し、VCOの出力である駆動信号は変化
しない。時期P,P′のタイミングがずれると、同相比較
器８の出力は基準電圧Vstに対しずれに比例した電圧Δ
Ｖを加算、もしくは減算した電圧（Vst±ΔＶ）とな
り、VCOは±ΔＶに応じて駆動周波数を変化させ、時期
P,P′のタイミングのずれが少なくなる方向に駆動周波
数を変化させる。
振動子電流I1の検出のために上記実施例では抵抗器R3
の両端の電圧を用いるが、コイルCHに２次巻線を設け、
その両端に発生する誘起電圧を用いることもできる。
の両端の電圧を用いるが、コイルCHに２次巻線を設け、
その両端に発生する誘起電圧を用いることもできる。
なお、第４図中、第１図と同一部分には同一符号を付
した。
した。
上記実施例では第２図（Ａ）の方形波電圧V1の波形の
トランジスタQ1のオンに対応する電圧極性からオフに対
応する電圧極性への切替わり時点Ｐと、同図（Ｂ）の概
略正弦波の電流I1の振動波形の極性転換時点Ｐ′とを比
較して周波数制御したが、前記スイッチング用トランジ
スタQ1のオン期間とオフ期間とが等しいデューテイ比50
％の場合には、第９図（Ａ）の方形波電圧V1の波形のト
ランジスタQ1のオフに対応する電圧極性からオンに対応
する電圧極性への切替わり時点P1（トランジスタQ1のオ
ンによる電圧立ち下がり時期）と、同図（Ｂ）の概略正
弦波の電流I1の振動波形の極性転換時点P1′（電流I1が
ゼロを通過する時期）とが略一致する如く駆動周波数を
制御してもよい。これは、デューテイ比50％では隣同士
の時点Ｐのちょうど２等分点に時点P1が位置し、時点
Ｐ′のちょうど２等分点に時点P1′が来るからである。
トランジスタQ1のオンに対応する電圧極性からオフに対
応する電圧極性への切替わり時点Ｐと、同図（Ｂ）の概
略正弦波の電流I1の振動波形の極性転換時点Ｐ′とを比
較して周波数制御したが、前記スイッチング用トランジ
スタQ1のオン期間とオフ期間とが等しいデューテイ比50
％の場合には、第９図（Ａ）の方形波電圧V1の波形のト
ランジスタQ1のオフに対応する電圧極性からオンに対応
する電圧極性への切替わり時点P1（トランジスタQ1のオ
ンによる電圧立ち下がり時期）と、同図（Ｂ）の概略正
弦波の電流I1の振動波形の極性転換時点P1′（電流I1が
ゼロを通過する時期）とが略一致する如く駆動周波数を
制御してもよい。これは、デューテイ比50％では隣同士
の時点Ｐのちょうど２等分点に時点P1が位置し、時点
Ｐ′のちょうど２等分点に時点P1′が来るからである。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明の圧電振動子駆動回路に
よれば、以下の効果を得ることができる。
よれば、以下の効果を得ることができる。
（１） １石式のスイッチング回路を用いるのにもかか
わらず、トランスの２次側の圧電振動子に対して直列に
コイルを接続することで圧電振動子の電圧、電流を概略
正弦波とすることができる。この結果、圧電振動子に加
わる高調波成分を大幅に減じ、ノイズ低減、圧電振動子
の能率向上を図ることができる。
わらず、トランスの２次側の圧電振動子に対して直列に
コイルを接続することで圧電振動子の電圧、電流を概略
正弦波とすることができる。この結果、圧電振動子に加
わる高調波成分を大幅に減じ、ノイズ低減、圧電振動子
の能率向上を図ることができる。
（２） トランス２次巻線の両端に現れる方形波電圧波
形と圧電振動子の該略正弦波の電流波形とを位相比較し
て駆動周波数を制御しており、圧電振動子の共振点の変
動に追従させて駆動周波数を制御でき、駆動回路自体及
び圧電振動子の動作の安定化を図ることができる。
形と圧電振動子の該略正弦波の電流波形とを位相比較し
て駆動周波数を制御しており、圧電振動子の共振点の変
動に追従させて駆動周波数を制御でき、駆動回路自体及
び圧電振動子の動作の安定化を図ることができる。
（３） さらに、出力トランスにリセット巻線及びクラ
ンプ用ダイオードを追加することにより、圧電振動子の
逆起電力をクランプでき、スイッチング用トランジスタ
のオフ時のコレクタ電流低減を図り、低耐圧のスイッチ
ング用トランジスタの使用を可能にすることができる。
ンプ用ダイオードを追加することにより、圧電振動子の
逆起電力をクランプでき、スイッチング用トランジスタ
のオフ時のコレクタ電流低減を図り、低耐圧のスイッチ
ング用トランジスタの使用を可能にすることができる。
第１図は本発明に係る圧電振動子駆動回路の基本構成を
示すブロック図、第２図は第１図の回路の制御動作を説
明するための波形図、第３図は第１図の回路の制御動作
を説明するフローチャート、第４図は本発明の実施例を
示すブロック図、第５図は従来例であってプッシュプル
式の駆動回路を示す回路図、第６図は従来例であってハ
ーフブリッジ式の駆動回路を示す回路図、第７図は従来
例であって１石式の駆動回路を示す回路図、第８図は圧
電振動子のインピーダンスの周波数特性を示す説明図、
第９図は本発明における他の制御動作を説明するための
波形図である。 １……制御発振器、1A……VCO、２……位相比較手段、
5,6……波形整形器、８……同相比較器、D1……ダイオ
ード、Q1乃至Q5……トランジスタ、T1乃至T4……トラン
ス、CH……コイル、TD……圧電振動子、R1乃至R3……抵
抗器。
示すブロック図、第２図は第１図の回路の制御動作を説
明するための波形図、第３図は第１図の回路の制御動作
を説明するフローチャート、第４図は本発明の実施例を
示すブロック図、第５図は従来例であってプッシュプル
式の駆動回路を示す回路図、第６図は従来例であってハ
ーフブリッジ式の駆動回路を示す回路図、第７図は従来
例であって１石式の駆動回路を示す回路図、第８図は圧
電振動子のインピーダンスの周波数特性を示す説明図、
第９図は本発明における他の制御動作を説明するための
波形図である。 １……制御発振器、1A……VCO、２……位相比較手段、
5,6……波形整形器、８……同相比較器、D1……ダイオ
ード、Q1乃至Q5……トランジスタ、T1乃至T4……トラン
ス、CH……コイル、TD……圧電振動子、R1乃至R3……抵
抗器。
Claims (5)
- 【請求項１】出力トランスの１次巻線に直列にスイッチ
ング用トランジスタを接続し、２次巻線に圧電振動子を
接続し、前記トランジスタのスイッチング動作により前
記１次巻線に流れる電流を断続する１石式スイッチング
回路を備え、前記圧電振動子を共振周波数近傍において
駆動する圧電振動子駆動回路において、前記圧電振動子
に対し直列にコイルを挿入して当該圧電振動子に加わる
電圧波形及び電流波形の両者を概略正弦波となし、前記
２次巻線の両端に現れる方形波電圧波形と前記圧電振動
子の該略正弦波の電流波形とを位相比較して駆動周波数
を制御することを特徴とする圧電振動子駆動回路。 - 【請求項２】前記スイッチング用トランジスタのオンに
対応する前記方形波電圧波形の電圧極性から前記トラン
ジスタのオフに対応する前記方形波電圧の電圧極性への
切替わり時点と、前記圧電振動子の概略正弦波の電流波
形の極性転換時点との位相が略一致する如く前記駆動周
波数を制御する請求項１記載の圧電振動子駆動回路。 - 【請求項３】前記スイッチング用トランジスタのオフに
対応する前記方形波電圧波形の電圧極性から前記トラン
ジスタのオンに対応する前記方形波電圧の電圧極性への
切替わり時点と、前記圧電振動子の概略正弦波の電流波
形の極性転換時点との位相が略一致する如く前記駆動周
波数を制御する請求項１記載の圧電振動子駆動回路。 - 【請求項４】前記方形波電圧波形と前記概略正弦波の電
流波形との位相を比較する位相比較手段及び前記駆動周
波数を規定する発振器を一体回路化し、PLLループとし
てなる請求項１記載の圧電振動子駆動回路。 - 【請求項５】前記出力トランスはリセット巻線を有し、
前記圧電振動子の逆起電力に起因して該リセット巻線に
誘起した電圧をクランプするダイオードを前記リセット
巻線に接続した請求項１記載の圧電振動子駆動回路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63120708A JP2618685B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 圧電振動子駆動回路 |
| DE68917519T DE68917519T2 (de) | 1988-05-19 | 1989-05-19 | Antriebsschaltung zum Antreiben eines piezoelektrischen Vibrators. |
| US07/355,457 US4939402A (en) | 1988-05-19 | 1989-05-19 | Driving circuit for driving a piezoelectric vibrator |
| EP89305097A EP0343005B1 (en) | 1988-05-19 | 1989-05-19 | Driving circuit for driving a piezoelectric vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63120708A JP2618685B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 圧電振動子駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01293170A JPH01293170A (ja) | 1989-11-27 |
| JP2618685B2 true JP2618685B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=14793026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63120708A Expired - Lifetime JP2618685B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 圧電振動子駆動回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4939402A (ja) |
| EP (1) | EP0343005B1 (ja) |
| JP (1) | JP2618685B2 (ja) |
| DE (1) | DE68917519T2 (ja) |
Cited By (4)
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| US8063533B2 (en) | 2008-02-18 | 2011-11-22 | Sony Corporation | Electronic device having piezoelectric pump which may prevent or reduce deterioration of s/n ratio which may be caused by air noise of the pump during a recording operation |
| US8076822B2 (en) | 2008-03-26 | 2011-12-13 | Sony Corporation | Piezoelectric element drive device, electronic apparatus, and method for controlling piezoelectric element drive frequency |
| WO2016006496A1 (ja) * | 2014-07-11 | 2016-01-14 | 株式会社村田製作所 | 吸引装置 |
| US10270371B2 (en) | 2013-12-26 | 2019-04-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibrating-element driving circuit, vibration-type actuator, image pickup apparatus, image generation apparatus, and dust removal apparatus |
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1988
- 1988-05-19 JP JP63120708A patent/JP2618685B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-05-19 DE DE68917519T patent/DE68917519T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-19 EP EP89305097A patent/EP0343005B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-19 US US07/355,457 patent/US4939402A/en not_active Expired - Lifetime
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| US4939402A (en) | 1990-07-03 |
| DE68917519T2 (de) | 1995-03-30 |
| EP0343005A3 (en) | 1990-08-22 |
| JPH01293170A (ja) | 1989-11-27 |
| EP0343005B1 (en) | 1994-08-17 |
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