JP2792582B2 - 圧電素子駆動回路 - Google Patents

圧電素子駆動回路

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JP2792582B2
JP2792582B2 JP4161390A JP16139092A JP2792582B2 JP 2792582 B2 JP2792582 B2 JP 2792582B2 JP 4161390 A JP4161390 A JP 4161390A JP 16139092 A JP16139092 A JP 16139092A JP 2792582 B2 JP2792582 B2 JP 2792582B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はドットインパクト型プリ
ンタの印字ワイヤの駆動等に用いられる圧電素子駆動回
路に関し、特に本発明は、回路構成が簡単で、効率の良
い圧電素子駆動回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図12はトランスを用いた圧電素子の駆
動回路の従来例を示す図である。同図において、Eは電
源、T10はトランス、M10は印字ワイヤ駆動用の圧
電素子、TR10およびTR20はトランジスタ、D1
0およびD20はダイオード、A10およびA20はト
ランジスタ駆動バッファ、S10は充電信号、S20は
放電信号である。
【0003】図13は図12に示す駆動回路の動作を示
すタイムチャートであり、(a)は充電信号S10,
(b)は放電信号S20,(c)はトランスT10の1
次側電流i1,(d)はトランスT10の2次側電流i
2,(e)は圧電素子M10の電圧VM1である。次
に、図12および図13を用いて図12の圧電素子駆動
回路の動作を説明する。
【0004】図12において、図示しない制御回路より
印字パターンに応じて印字ワイヤ駆動信号が出力される
と、図12の圧電素子駆動回路に図13(a)に示す充
電信号S10が加わる。充電信号S10はトランジスタ
駆動バッファA10を介してトランジスタTR10のゲ
ートに加わり、トランジスタTR10はオンになる。ト
ランジスタTR10がオンになると、「電源E→トラン
スT10の1次側→トランジスタTR10→電源E」の
経路で電流が流れ、トランスT10の1次側には図13
(c)に示すように電流i1が流れる。ここで、充電信
号の幅をt、電源電圧をE、トランス1次側のインダク
タンスをL1とすると、トランスT10の1次側の電流
のピーク値はipはip=E・t/L1となる。
【0005】充電信号S10がオフになると、トランジ
スタTR10がオフになるため、トランスT10の1次
側に流れていた電流i1はトランスT10の2次側に転
流し、トランスT10の2次側には図13(d)に示す
電流i2が流れる。この電流i2は「トランスT10の
2次側→圧電素子M10→ダイオードD20→トランス
T10の2次側」の経路で流れ、図13(e)に示すよ
うに圧電素子M10の端子電圧VM1は上昇する。すな
わち、トランスT10の1次側に流れていた電流による
エネルギーはトランスT10やダイオードD20等によ
るロスを除いた部分が圧電素子M10に移動し、圧電素
子M10の端子電圧として現れる。
【0006】圧電素子M10は電圧が印加されると機械
的に変位し、アクチュエータ部を介して印字ワイヤを駆
動し、印刷用紙にドットを印字する。次いで、前述した
図示しない制御回路より、図13(b)に示す放電信号
S20が加わると、トランジスタTR20がオンにな
り、圧電素子M10に蓄積されていた電荷は、「圧電素
子M10→トランスT10の2次側→トランジスタTR
20→圧電素子M10」の経路で放電し、圧電素子M1
0の端子電圧VM1は図13(e)に示すように低下す
る。
【0007】圧電素子M10の端子電圧VM1がほぼ0
になった時点で放電信号S20はオフとなり、トランジ
スタTR20はオフとなる。トランジスタTR20がオ
フとなると、トランスT10の2次側に流れていた電流
はトランスT10の1次側に転流し、「トランスT10
の1次側→電源E→ダイオードD10→トランスT10
の1次側」の経路で流れる。一般に電源Eには容量の大
きなコンデンサが設けられており、上記放電により生じ
た余分の電荷は電源Eに設けられたコンデンサに戻され
る。また、圧電素子M10に蓄積されていたエネルギー
が放電することにより、圧電素子の機械的変位は元に戻
る。
【0008】図14はインダクタを用いた圧電素子の駆
動回路の従来例を示す図である。同図において、Eは電
源、L11はインダクタ、M11は印字ワイヤ駆動用の
圧電素子、TR11ないしTR61はトランジスタ、D
11ないしD41はダイオード、A11ないしA41は
トランジスタ駆動バッファ、R11ないしR41は抵
抗、S11は充電信号、S21は放電信号である。
【0009】図15は図14に示す駆動回路の動作を示
すタイムチャートであり、(a)は充電信号S11,
(b)は放電信号S21,(c)は電源Eの電流i1,
(d)は圧電素子M11の電流i2,(e)は圧電素子
M10の電圧VM2である。次に、図14および図15
を用いて図14の圧電素子駆動回路の動作を説明する。
【0010】図14において、前記したのと同様に、図
15(a)に示す充電信号S11が加わると、充電信号
S11はトランジスタ駆動バッファA11およびA41
を介してトランジスタTR51およびTR21に加わ
り、トランジスタTR11およびTR21はオンにな
る。トランジスタTR11およびTR21がオンになる
と、「電源E→トランジスタTR11→インダクタL1
1→トランジスタTR21→電源E」の経路で電流が流
れ、インダクタL11には図15(c)に示すように電
流i1が流れる。ここで、充電信号の幅をt、電源電圧
をE、インダクタのインダクタンスをL1とすると、図
12の場合と同様、インダクタL11の電流のピーク値
はipはip=E・t/L1となる。
【0011】充電信号S11がオフになると、トランジ
スタTR21,TR51およびTR11がオフになるた
め、インダクタL11に流れていた電流は「インダクタ
L11→ダイオードD31→圧電素子M11→ダイオー
ドD41→インダクタL11」の経路で図15(d)に
示す電流i2が流れ、図15(e)に示すように圧電素
子M10の端子電圧VM2は上昇する。
【0012】その結果、図12の駆動回路の場合と同
様、圧電素子M10は機械的に変位し、印刷用紙にドッ
トを印字する。次いで、図15(b)に示すように放電
信号S21が図14の回路に加わると、トランジスタT
R61,TR31およびTR41がオンになり、圧電素
子M11に蓄積されていた電荷は、「圧電素子M11→
トランジスタTR31→インダクタL11→トランジス
タTR41→圧電素子M11」の経路で放電し、圧電素
子M11の端子電圧VM2は図15(e)に示すように
低下する。
【0013】圧電素子M11の端子電圧VM2がほぼ0
になった時点で放電信号S21はオフとなり、トランジ
スタTR61,TR31およびTR41はオフとなる。
トランジスタTR61,TR31およびTR41がオフ
となると、インダクタL11に流れていた電流は「イン
ダクタL11→ダイオードD11→電源E→ダイオード
D21→インダクタL11」の経路で流れ、圧電素子M
11に蓄積されていた余分のエネルギーは電源Eに戻さ
れる。また、圧電素子M11に蓄積されていたエネルギ
ーが放電することにより、圧電素子の機械的変位は元に
もどる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図12に示
したトランスを用いた従来の圧電素子駆動回路において
は、次の欠点があった。 エネルギーを蓄える手段として、トランスを用いて
いるが、トランスは構造が複雑で値段が高い。 トランスにはリーケージ・インダクタンスがあるた
め、これに蓄えられるエネルギーの処理回路が必要であ
り、効率も低下する。 ノイズの発生も大きい。 駆動用のトランジスタTR10,TR20は両方と
も高耐圧品が必要である。
【0015】また、図14に示したインダクタを用いた
従来の圧電素子駆動回路においては、次の欠点があっ
た。 素子数が多く回路構成が複雑である。 トランジスタの数が多いため信号線の数が多い。 本発明は上記した従来技術の欠点を改善するためになさ
れたものであって、インダクタを用いた回路構成の簡単
な圧電素子駆動回路を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項1の発明は、図1に示すように、電
源EにインダクタL1とトランジスタTR1とを直列接
続するとともに、インダクタL1と並列に、ダイオード
D2と電気エネルギーを機械的変位に変換して印字ワイ
ヤ等の負荷を駆動する圧電素子M1との直列接続体を接
続する。また、圧電素子M1に直列に接続されたダイオ
ードD2と圧電素子M1との接続点と電源E間に、ダイ
オードD2と同一極性に接続した第2のダイオードD3
を接続するとともに、第3のダイオードD1をトランジ
スタTR1と並列に接続する。
【0017】そして、充電信号オン時、トランジスタT
R1をオンにして、電源EよりトランジスタTR1を介
してインダクタに電流を流して、インダクタL1にエネ
ルギーを蓄積し、充電信号オフ時、インダクタL1に蓄
積されたエネルギーを圧電素子M1に直列に接続された
ダイオードD2を介して圧電素子M1に放出して圧電素
子を充電することにより、圧電素子に接続された負荷を
駆動する
【0018】また、圧電素子M1に充電された電荷をイ
ンダクタL1と第2のダイオードD3、第3のダイオー
ドD1を介して電源Eに戻すことにより放電させるよう
にしたものである。
【0019】本発明の請求項の発明は、請求項の発
明において、インダクタL1を第1および第2のインダ
クタに分割し、一方のインダクタと並列に第4のダイオ
ードD4を接続したものである。本発明の請求項の発
明は、請求項の発明において、第2のダイオードD3
に直列に第2のトランジスタTR2を接続し、放電時、
第2のトランジスタTR2をオンにすることにより、圧
電素子M1に充電された電荷をインダクタL1、第2の
ダイオードD3および第2のトランジスタTR2、第3
のダイオードD1を介して電源Eに戻すことにより放電
させるようにしたものである。
【0020】本発明の請求項の発明は、電源Eにイン
ダクタL1とトランジスタTR1とを直列接続するとと
もに、インダクタL1と並列に、ダイオードD2と電気
エネルギーを機械的変位に変換して印字ワイヤ等の負荷
を駆動する圧電素子M1との直列接続体を接続する。
た、圧電素子M1に直列に接続されたダイオードD2に
並列に第2のトランジスタTR2を接続するとともに、
第3のダイオードD1をトランジスタTR1と並列に接
続する。そして、充電信号オン時、トランジスタTR1
をオンにして、電源EよりトランジスタTR1を介して
インダクタに電流を流して、インダクタL1にエネルギ
ーを蓄積し、充電信号オフ時、インダクタL1に蓄積さ
れたエネルギーを圧電素子M1に直列に接続されたダイ
オードD2を介して圧電素子M1に放出して圧電素子を
充電することにより、圧電素子に接続された負荷を駆動
する。 また、放電時、第2のトランジスタTR2をオン
にすることにより、圧電素子M1に充電された電荷をイ
ンダクタL1、第2のトランジスタTR2および第3の
ダイオードD1を介して放電させるようにしたものであ
る。
【0021】
【作用】本発明の請求項1の発明においては、充電信号
オン時、トランジスタTR1をオンにして、電源Eより
トランジスタTR1を介してインダクタに電流を流し
て、インダクタL1にエネルギーを蓄積し、充電信号オ
フ時、インダクタL1に蓄積されたエネルギーを圧電素
子M1に直列に接続されたダイオードD2を介して圧電
素子M1に放出して圧電素子を充電するようにしたの
で、インダクタL1と1つのトランジスタTR1とダイ
オードD2とを用いる簡単な回路構成で、圧電素子の充
電回路を構成することができる。
【0022】また、圧電素子M1に充電された電荷をイ
ンダクタL1と第2のダイオードD3、第3のダイオー
ドD1を介して電源Eに戻しているので、スイッチング
素子を用いることなく、簡単な回路構成で圧電素子M1
の放電回路を構成することができる。本発明の請求項
の発明においては、インダクタL1を第1および第2の
インダクタに分割し、一方のインダクタに並列に第4の
ダイオードD4を接続したので、第1のインダクタと第
2のインダクタのインダクタンス値を適当に選定するこ
とにより、充電時間、放電時間を設定することができ
る。
【0023】本発明の請求項の発明においては、圧電
素子M1に充電された電荷をインダクタL1、第2のダ
イオードD3、第3のダイオードD1および第2のトラ
ンジスタTR2を介して電源Eに戻すことにより、圧電
素子M1を放電させるようにしたので、第2のトランジ
スタTR2をオンにするまで、圧電素子M1の電位を保
持することができる。本発明の請求項の発明において
は、充電信号オン時、トランジスタTR1をオンにし
て、電源EよりトランジスタTR1を介してインダクタ
に電流を流して、インダクタL1にエネルギーを蓄積
し、充電信号オフ時、インダクタL1に蓄積されたエネ
ルギーを圧電素子M1に直列に接続されたダイオードD
2を介して圧電素子M1に放出して圧電素子を充電する
ようにしたので、インダクタL1と1つのトランジスタ
TR1とダイオードD2とを用いる簡単な回路構成で、
圧電素子の充電回路を構成することができる。 また、
電素子M1に充電された電荷をインダクタL1、第3の
ダイオードD1および第2のトランジスタTR2を介し
て放電させるようにしたので、請求項3の発明と同様、
第2のトランジスタTR2をオンにするまで、圧電素子
M1の電位を保持することができる。
【0024】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例を示す図であ
る。同図において、Eは電源、L1はインダクタ、M1
は印字ワイヤ駆動用の圧電素子、TR1はトランジス
タ、D1,D2およびD3はダイオード、A1はトラン
ジスタ駆動バッファ、S1は充電信号である。同図にお
いて、電源Eと直列にインダクタL1と、ダイオードD
1が並列に接続されたトランジスタTR1が接続され、
トランジスタTR1のゲートにはトランジスタ駆動バッ
ファA1を介して充電信号S1が入力される。また、イ
ンダクタL1と並列に、圧電素子M1とダイオードD2
の直列接続体が接続され、さらに、圧電素子M1とダイ
オードD2の接続点と、電源Eの負極間にダイオードD
3が接続されている。
【0025】図5の実線は図1に示す第1の実施例の動
作を示すタイム・チャートであり、(a)は充電信号S
1、(b)は電源電流i1、(c)は圧電素子M1の電
流i2、(d)は圧電素子M1の電圧VMを示す。次
に、図1の動作を図5を用いて説明する。充電信号S1
が入力されるとトランジスタTR1がオンとなり、「電
源E→インダクタL1→トランジスタTR1」の経路で
図5(b)に示す電流i1が流れる。インダクタL1の
インダクタンスをL、充電信号S1の幅をt、電源電圧
をEとすると、電流i1のピーク値はi=Et/Lとな
る。
【0026】充電信号S1がオフになると、トランジス
タTR1はオフとなり、電流は「インダクタL1→圧電
素子M1→ダイオードD2」の経路で流れ、圧電素子M
1の電圧VMは図5(d)に示すように上昇する。すな
わち、インダクタL1に蓄えられていたエネルギーは回
路ロス分を除いた部分が圧電素子M1に移動し、圧電素
子では、素子内部のロスと機械エネルギーを除いた部分
がその端子電圧VMとして表れる。
【0027】インダクタL1に流れる電流が「0」にな
ると、圧電素子M1に充電されていた電荷は「圧電素子
M1→インダクタL1→電源E→ダイオードD3」の経
路で放電され、圧電素子M1の変位は元に戻る。図5
(d)に示すように圧電素子M1の電圧VMが「0」に
戻った時点で、電流は「インダクタL1→電源E→ダイ
オードD1」に切り替わり、電流が「0」になるまで続
く。したがって、圧電素子M1に蓄えられていた余分の
エネルギーは電源Eに戻される。
【0028】図2は本発明の第1の実施例の変形例を示
す図であり、本実施例は図1の実施例において、インダ
クタL1を電源の負極側に設けるとともに、トランジス
タTR1を電源の正極側に設け、トランジスタTR1駆
動用のトランジスタTR2を追加したものであり、その
他の構成は図1の実施例と同様である。同図において、
充電信号S1が入力されるとトランジスタTR2、TR
1がオンとなり、「電源E→トランジスタTR1→イン
ダクタL1」の経路で図5(b)に示す電流i1が流れ
る。インダクタL1のインダクタンスをL、充電信号S
1の幅をt、電源電圧をEとすると、電流i1のピーク
値はi=Et/Lとなる。
【0029】充電信号S1がオフになると、トランジス
タTR2、TR1はオフとなり、電流は「インダクタL
1→ダイオードD2→圧電素子M1」の経路で流れ、圧
電素子M1の電圧VMは図5(d)に示すように上昇す
る。すなわち、インダクタL1に蓄えられていたエネル
ギーは回路ロス分を除いた部分が圧電素子M1に移動
し、圧電素子では、素子内部のロスと機械エネルギーを
除いた部分がその端子電圧VMとして表れる。
【0030】インダクタL1に流れる電流が「0」にな
ると、圧電素子M1に充電されていた電荷は「圧電素子
M1→ダイオードD3→電源E→インダクタL1」の経
路で放電され、圧電素子M1の変位は元に戻る。図5
(d)に示すように圧電素子M1の電圧VMが「0」に
戻った時点で、電流は「インダクタL1→ダイオードD
1→電源E」に切り替わり、電流が「0」になるまで続
く。したがって、圧電素子M1に蓄えられていた余分の
エネルギーは電源Eに戻される。
【0031】図3は本発明の第2の実施例を示す図であ
り、図1と同一のものには同一の符号が付されており、
同図においては、図1の実施例のものにおいて、インダ
クタL1に中間タップを設け、インダクタL1をインダ
クタL1’およびインダクタL1”に分割し、インダク
タL1’に並列にダイオードD4を設けたものであり、
その他の構成は図1の実施例と同じである。
【0032】図5の点線は、本実施例の動作を示すタイ
ム・チャートであり、図3の実施例の動作を図5のタイ
ム・チャートを用いて説明する。図3において、充電信
号S1が入力されるとトランジスタTR1がオンとな
り、「電源E→ダイオードD4→インダクタL1”→ト
ランジスタTR1」の経路で図5(b)に示す電流i1
が流れる。インダクタL1”のインダクタンスをL、充
電信号S1の幅をt、電源電圧をEとすると、電流i1
のピーク値はi=Et/Lとなる。
【0033】充電信号S1がオフになると、トランジス
タTR1はオフとなり、電流は「インダクタL1”→圧
電素子M1→ダイオードD2→ダイオードD4」の経路
で流れ、圧電素子M1の電圧VMは図5(d)に示すよ
うに上昇する。すなわち、インダクタL1”に蓄えられ
ていたエネルギーは回路ロス分を除いた部分が圧電素子
M1に移動し、圧電素子では、素子内部のロスと機械エ
ネルギーを除いた部分がその端子電圧VMとして表れ
る。
【0034】インダクタL1”に流れる電流が「0」に
なると、圧電素子M1に充電されていた電荷は「圧電素
子M1→インダクタL1”→インダクタL1’→電源E
→ダイオードD3」の経路で放電され、圧電素子M1の
変位は元に戻る。圧電素子M1の電圧VMが「0」に戻
った時点で、電流は「インダクタL1”→インダクタL
1’→電源E→ダイオードD1」に切り替わり、電流が
「0」になるまで続く。したがって、圧電素子M1に蓄
えられていた余分のエネルギーは電源Eに戻される。
【0035】図4は本発明の第2の実施例の変形例を示
す図であり、本実施例は図3の実施例において、インダ
クタL1’,L1”を電源の負極側に設けるとともに、
トランジスタTR1を電源の正極側に設け、トランジス
タTR1駆動用のトランジスタTR2を追加したもので
あり、その他の構成は図3の実施例と同様である。同図
において、充電信号S1が入力されるとトランジスタT
R2、TR1がオンとなり、「電源E→トランジスタT
R1→インダクタL1”→ダイオードD4」の経路で図
5(b)に示す電流i1が流れる。インダクタL1”の
インダクタンスをL、充電信号S1の幅をt、電源電圧
をEとすると、電流i1のピーク値はi=Et/Lとな
る。
【0036】充電信号S1がオフになると、トランジス
タTR2、TR1はオフとなり、電流は「インダクタL
1”→ダイオードD4→ダイオードD2→圧電素子M
1」の経路で流れ、圧電素子M1の電圧VMは図5
(d)に示すように上昇する。すなわち、インダクタL
1”に蓄えられていたエネルギーは回路ロス分を除いた
部分が圧電素子M1に移動し、圧電素子では、素子内部
のロスと機械エネルギーを除いた部分がその端子電圧V
Mとして表れる。
【0037】インダクタL1”に流れる電流が「0」に
なると、圧電素子M1に充電されていた電荷は「圧電素
子M1→ダイオードD3→電源E→インダクタL1’→
インダクタL1”」の経路で放電され、圧電素子M1の
変位は元に戻る。圧電素子M1の電圧VMが「0」に戻
った時点で、電流は「インダクタL1’→インダクタL
1”→ダイオードD1→電源E」に切り替わり、電流が
「0」になるまで続く。したがって、圧電素子M1に蓄
えられていた余分のエネルギーは電源Eに戻される。
【0038】上記第2の実施例およびその変形例におい
ては、圧電素子M1の充電時間はインダクタL1”のイ
ンダクタンス値で定まり、圧電素子M1の放電時間は、
インダクタL1”+インダクタL1’のインダクタンス
値で定まるので、インダクタL1”とインダクタL1’
のインダクタンス値を適当に選定することにより、充電
時間、放電時間を設定することができる。
【0039】図6は本発明の第3の実施例を示す図であ
り、図1と同一のものには同一の符号が付されており、
同図においては、図1の実施例のものにおいて、ダイオ
ードD3に直列にトランジスタTR2を設け、トランジ
スタTR2にトランジスタ駆動バッファA2を介して放
電信号S2を入力するように構成したものであり、その
他の構成は図1の実施例と同じである。
【0040】図8は図6に示す第3の実施例の動作を示
すタイム・チャートであり、(a)は充電信号S1、
(b)は放電信号S2、(c)は電源電流i1、(d)
は圧電素子M1の電流i2、(e)は圧電素子M1の電
圧VMを示す。次に、図6の動作を図8を用いて説明す
る。充電信号S1が入力されるとトランジスタTR1が
オンとなり、「電源E→インダクタL1→トランジスタ
TR1」の経路で図8(c)に示す電流i1が流れる。
インダクタL1のインダクタンスをL、充電信号S1の
幅をt、電源電圧をEとすると、電流i1のピーク値は
i=Et/Lとなる。
【0041】充電信号S1がオフになると、トランジス
タTR1はオフとなり、電流は「インダクタL1→圧電
素子M1→ダイオードD2」の経路で流れ、圧電素子M
1の電圧VMは図8(e)に示すように上昇する。すな
わち、インダクタL1に蓄えられていたエネルギーは回
路ロス分を除いた部分が圧電素子M1に移動し、圧電素
子では、素子内部のロスと機械エネルギーを除いた部分
がその端子電圧VMとして表れる。
【0042】放電信号S2が入力されるとトランジスタ
TR2がオンとなり、圧電素子M1に充電されていた電
荷は「圧電素子M1→インダクタL1→電源E→トラン
ジスタTR2→ダイオードD3」の経路で放電され、圧
電素子M1の変位は元に戻る。圧電素子M1の電圧VM
が「0」に戻った時点で、電流は「インダクタL1→電
源E→ダイオードD1」に切り替わり、電流が「0」に
なるまで続く。したがって、圧電素子M1に蓄えられて
いた余分のエネルギーは電源Eに戻される。
【0043】図7は本発明の第3の実施例の変形例を示
す図であり、本実施例は図6の実施例において、インダ
クタL1を電源の負極側に設けるとともに、トランジス
タTR1を電源の正極側に設け、トランジスタTR1駆
動用のトランジスタTR3を追加したものであり、その
他の構成は図6の実施例と同様である。同図において、
充電信号S1が入力されるとトランジスタTR3、TR
1がオンとなり、「電源E→トランジスタTR1→イン
ダクタL1」の経路で図8(c)に示す電流i1が流れ
る。インダクタL1のインダクタンスをL、充電信号S
1の幅をt、電源電圧をEとすると、電流i1のピーク
値はi=Et/Lとなる。
【0044】充電信号S1がオフになると、トランジス
タTR3、TR1はオフとなり、電流は「インダクタL
1→ダイオードD2→圧電素子M1」の経路で流れ、圧
電素子M1の電圧VMは図8(e)に示すように上昇す
る。すなわち、インダクタL1に蓄えられていたエネル
ギーは回路ロス分を除いた部分が圧電素子M1に移動
し、圧電素子では、素子内部のロスと機械エネルギーを
除いた部分がその端子電圧VMとして表れる。
【0045】放電信号S2が入力されるとトランジスタ
TR2がオンとなり、圧電素子M1に充電されていた電
荷は「圧電素子M1→ダイオードD3→トランジスタT
R2→電源E→インダクタL1」の経路で放電され、圧
電素子M1の変位は元に戻る。圧電素子M1の電圧VM
が「0」に戻った時点で、電流は「インダクタL1→ダ
イオードD1→電源E」に切り替わり、電流が「0」に
なるまで続く。したがって、圧電素子M1に蓄えられて
いた余分のエネルギーは電源Eに戻される。
【0046】上記第3の実施例およびその変形例におい
ては、放電信号S2が入力されトランジスタTR2がオ
ンになるまで、圧電素子M1の電荷は放電しないので、
圧電素子M1の電位を保持することができる。図9は本
発明の第4の実施例を示す図であり、図6と同一のもの
には同一の符号が付されており、同図においては、図6
の実施例のものにおいて、ダイオードD3を除去し、ト
ランジスタTR2をダイオードD2と並列に設けるとと
もに、トランジスタTR3を設け、トランジスタTR3
にトランジスタ駆動バッファA2を介して放電信号S2
を入力し、トランジスタTR2を駆動するように構成し
たものであり、その他の構成は図6の実施例と同じであ
る。
【0047】図11は図9に示す第4の実施例の動作を
示すタイム・チャートであり、(a)は充電信号S1、
(b)は放電信号S2、(c)は電源電流i1、(d)
は圧電素子M1の電流i2、(e)は圧電素子M1の電
圧VMを示す。次に、図9の動作を図11を用いて説明
する。充電信号S1が入力されるとトランジスタTR1
がオンとなり、「電源E→インダクタL1→トランジス
タTR1」の経路で図11(b)に示す電流i1が流れ
る。インダクタL1のインダクタンスをL、充電信号S
1の幅をt、電源電圧をEとすると、電流i1のピーク
値はi=Et/Lとなる。
【0048】充電信号S1がオフになると、トランジス
タTR1はオフとなり、電流は「インダクタL1→圧電
素子M1→ダイオードD2」の経路で流れ、圧電素子M
1の電圧VMは図11(e)に示すように上昇する。す
なわち、インダクタL1に蓄えられていたエネルギーは
回路ロス分を除いた部分が圧電素子M1に移動し、圧電
素子では、素子内部のロスと機械エネルギーを除いた部
分がその端子電圧VMとして表れる。
【0049】放電信号S2が入力されるとトランジスタ
TR3、トランジスタTR2がオンとなり、圧電素子M
1に充電されていた電荷は「圧電素子M1→インダクタ
L1→トランジスタTR2」の経路で放電され、圧電素
子M1の変位は元に戻る。圧電素子M1の電圧VMが
「0」に戻った時点で、放電信号をオフにすると、トラ
ンジスタTR3、トランジスタTR2がオフになり、電
流は「インダクタL1→電源E→ダイオードD1」に切
り替わり、電流が「0」になるまで続く。したがって、
圧電素子M1に蓄えられていた余分のエネルギーは電源
Eに戻される。
【0050】図10は本発明の第4の実施例の変形例を
示す図であり、本実施例は図9の実施例において、イン
ダクタL1を電源の負極側に設けるとともに、トランジ
スタTR1を電源の正極側に設け、また、トランジスタ
TR2を電源の負極側に設け、その駆動用トランジスタ
TR3を除去するとともに、トランジスタTR1駆動用
のトランジスタTR3を追加したものであり、その他の
構成は図9の実施例と同様である。
【0051】同図において、充電信号S1が入力される
とトランジスタTR3、TR1がオンとなり、「電源E
→トランジスタTR1→インダクタL1」の経路で図1
1(b)に示す電流i1が流れる。インダクタL1のイ
ンダクタンスをL、充電信号S1の幅をt、電源電圧を
Eとすると、電流i1のピーク値はi=Et/Lとな
る。
【0052】充電信号S1がオフになると、トランジス
タTR3、TR1はオフとなり、電流は「インダクタL
1→ダイオードD2→圧電素子M1」の経路で流れ、圧
電素子M1の電圧VMは図11(e)に示すように上昇
する。すなわち、インダクタL1に蓄えられていたエネ
ルギーは回路ロス分を除いた部分が圧電素子M1に移動
し、圧電素子では、素子内部のロスと機械エネルギーを
除いた部分がその端子電圧VMとして表れる。
【0053】放電信号S2が入力されるとトランジスタ
TR2がオンとなり、圧電素子M1に充電されていた電
荷は「圧電素子M1→トランジスタTR2→インダクタ
L1」の経路で放電され、圧電素子M1の変位は元に戻
る。圧電素子M1の電圧VMが「0」に戻った時点で、
放電信号をオフにすると、トランジスタTR2がオフに
なり、電流は「インダクタL1→ダイオードD1→電源
E」に切り替わり、電流が「0」になるまで続く。した
がって、圧電素子M1に蓄えられていた余分のエネルギ
ーは電源Eに戻される。
【0054】上記第4の実施例およびその変形例におい
ては、放電信号S2が入力されトランジスタTR2がオ
ンになるまで、圧電素子M1の電荷は放電しないので、
図6に示した実施例のものと同様、圧電素子M1の電位
を保持することができる。
【0055】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明においては、構造が複雑で価格が高いトランスを
用いることなく、インダクタを用いて簡単な構成の圧電
素子駆動回路を構成することができるので、圧電素子駆
動回路のコストを低減化することができるとともに、そ
の信頼性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。
【図2】第1の実施例の変形例を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す図である。
【図4】第2の実施例の変形例を示す図である。
【図5】本発明の第1、第2の実施例およびその変形例
の動作を示す図である。
【図6】本発明の第3の実施例を示す図である。
【図7】第3の実施例の変形例を示す図である。
【図8】本発明の第3の実施例およびその変形例の動作
を示す図である。
【図9】本発明の第4の実施例を示す図である。
【図10】第4の実施例の変形例を示す図である。
【図11】本発明の第4の実施例およびその変形例の動
作を示す図である。
【図12】トランスを用いた圧電素子駆動回路の従来例
を示す図である。
【図13】トランスを用いた圧電素子駆動回路の動作を
示す図である。
【図14】インダクタを用いた圧電素子駆動回路の従来
例を示す図である。
【図15】インダクタを用いた圧電素子駆動回路の動作
を示す図である。
【符号の説明】
E 電源 L1,L1’,L1” インダクタ M1 圧電素子 TR1,TR2,TR3 トランジスタ D1,D2,D3,D4 ダイオード A1,A2 トランジスタ駆動バッファ S1 充電信号 S2 放電信号

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源(E) にインダクタ(L1)とトランジス
    タ(TR1) とを直列接続するとともに、 インダクタ(L1)と並列に、ダイオード(D2)と電気エネル
    ギーを機械的変位に変換して印字ワイヤ等の負荷を駆動
    する圧電素子(M1)との直列接続体を接続し、また、圧電素子(M1)に直列に接続されたダイオード(D2)
    と圧電素子(M1)との接続点と電源(E) の間に、ダイオー
    ド(D2)と同一極性に接続した第2のダイオード(D3)を接
    続するとともに、第3のダイオード(D1)をトランジスタ
    (TR1) と並列に接続し、 充電信号オン時、トランジスタ(TR1) をオンにして、電
    源(E) よりトランジスタ(TR1) を介してインダクタに電
    流を流して、インダクタ(L1)にエネルギーを蓄積し、 充電信号オフ時、インダクタ(L1)に蓄積されたエネルギ
    ーを圧電素子(M1)に直列に接続されたダイオード(D2)を
    介して圧電素子(M1)に放出して圧電素子を充電すること
    により、圧電素子に接続された負荷を駆動し、圧電素子(M1)に充電された電荷をインダクタ(L1)と第2
    のダイオード(D3)、第3のダイオード(D1)を介して電源
    (E) に戻すことにより放電させる ことを特徴とする圧電
    素子駆動回路。
  2. 【請求項2】 インダクタ(L1)を第1および第2のイン
    ダクタ(L1',L1") に分割し、一方のインダクタと並列に
    第4のダイオード(D4)を接続したことを特徴とする請求
    項1の圧電素子駆動回路。
  3. 【請求項3】 第2のダイオード(D3)に直列に第2のト
    ランジスタ(TR2) を接続し、 放電時、第2のトランジスタ(TR2) をオンにすることに
    より、圧電素子(M1)に充電された電荷をインダクタ(L
    1)、第2のダイオード(D3)および第2のトランジスタ(T
    R2) 、第3のダイオード(D1)を介して電源(E) に戻すこ
    とにより放電させることを特徴とする請求項1の圧電素
    子駆動回路。
  4. 【請求項4】 電源(E) にインダクタ(L1)とトランジス
    タ(TR1) とを直列接続するとともに、 インダクタ(L1)と並列に、ダイオード(D2)と電気エネル
    ギーを機械的変位に変換して印字ワイヤ等の負荷を駆動
    する圧電素子(M1)との直列接続体を接続し、 また、圧電素子(M1)に直列に接続されたダイオード(D2)
    に並列に第2のトランジスタ(TR2) を接続するととも
    に、第3のダイオード(D1)をトランジスタ(TR1)と並列
    に接続し、 充電信号オン時、トランジスタ(TR1) をオンにして、電
    源(E) よりトランジスタ(TR1) を介してインダクタ(L1)
    に電流を流して、インダクタ(L1)にエネルギーを蓄積
    し、 充電信号オフ時、インダクタ(L1)に蓄積されたエネルギ
    ーを圧電素子(M1)に直列に接続されたダイオード(D2)を
    介して圧電素子(M1)に放出して圧電素子を充電すること
    により、圧電素子に接続された負荷を駆動し、 放電時、第2のトランジスタ(TR2) をオンにすることに
    より、圧電素子(M1)に充電された電荷をインダクタ(L
    1)、第2のトランジスタ(TR2) および第3のダイオード
    (D1)を介して放電させることを特徴とする圧電素子駆動
    回路。
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