JP2806180B2 - 圧電素子駆動回路 - Google Patents
圧電素子駆動回路Info
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- JP2806180B2 JP2806180B2 JP4301327A JP30132792A JP2806180B2 JP 2806180 B2 JP2806180 B2 JP 2806180B2 JP 4301327 A JP4301327 A JP 4301327A JP 30132792 A JP30132792 A JP 30132792A JP 2806180 B2 JP2806180 B2 JP 2806180B2
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- piezoelectric element
- switching
- circuit
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電素子駆動回路に関
し、アクチュエータとして用いられる圧電素子を駆動す
る回路に関する。
し、アクチュエータとして用いられる圧電素子を駆動す
る回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の燃料噴射弁のアクチュエータ
として、一般にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧
電素子が用いられている。
として、一般にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧
電素子が用いられている。
【０００３】従来より、特開昭６０−２３７８６９号公
報に記載の如く、電源回路としてのＤＣ−ＤＣコンバー
タの出力電圧をＬＣ共振回路により昇圧して圧電素子の
両端に印加する圧電素子駆動回路がある。
報に記載の如く、電源回路としてのＤＣ−ＤＣコンバー
タの出力電圧をＬＣ共振回路により昇圧して圧電素子の
両端に印加する圧電素子駆動回路がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来回路では、
圧電素子の温度及び駆動周期が変動すると圧電素子に充
電されるエネルギー量が変化し、これによって圧電素子
の充電による伸び量が変化してしまい一定にならないと
いう問題があった。
圧電素子の温度及び駆動周期が変動すると圧電素子に充
電されるエネルギー量が変化し、これによって圧電素子
の充電による伸び量が変化してしまい一定にならないと
いう問題があった。
【０００５】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
スイッチングパルスのデューティ比を駆動信号の周波数
に対応させることにより、圧電素子の温度変動及び駆動
信号の周期変動によって圧電素子の伸び量が変化するこ
とを防止する圧電素子駆動回路を提供することを目的と
する。
スイッチングパルスのデューティ比を駆動信号の周波数
に対応させることにより、圧電素子の温度変動及び駆動
信号の周期変動によって圧電素子の伸び量が変化するこ
とを防止する圧電素子駆動回路を提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電素子駆動回
路は、供給されるスイッチングパルスで第１のスイッチ
ング手段をスイッチングして出力直流電圧を制御するス
イッチング電源回路と、上記スイッチング電源回路の出
力により充電されるコンデンサと、上記コンデンサと第
２のスイッチング手段を介して接続された圧電素子とを
備え、上記第２のスイッチング手段を駆動信号に同期し
て周期的にスイッチングすることにより上記圧電素子を
充放電して駆動する圧電素子駆動回路において、上記第
１のスイッチング手段をスイッチングするスイッチング
パルスのデューティ比を上記第２のスイッチング手段を
スイッチングする駆動信号の周波数が大なるほど大とす
るように対応させる。
路は、供給されるスイッチングパルスで第１のスイッチ
ング手段をスイッチングして出力直流電圧を制御するス
イッチング電源回路と、上記スイッチング電源回路の出
力により充電されるコンデンサと、上記コンデンサと第
２のスイッチング手段を介して接続された圧電素子とを
備え、上記第２のスイッチング手段を駆動信号に同期し
て周期的にスイッチングすることにより上記圧電素子を
充放電して駆動する圧電素子駆動回路において、上記第
１のスイッチング手段をスイッチングするスイッチング
パルスのデューティ比を上記第２のスイッチング手段を
スイッチングする駆動信号の周波数が大なるほど大とす
るように対応させる。
【０００７】
【作用】本発明においては、スイッチングパルスのデュ
ーティ比を駆動信号の周波数に対応させているため、圧
電素子の１回当たりの充電エネルギーを圧電素子の温度
変化及び駆動周期が変動しても略一定にすることがで
き、上記１回当たりの充電エネルギーが略一定であるた
めに圧電素子の伸び量を一定とすることができる。
ーティ比を駆動信号の周波数に対応させているため、圧
電素子の１回当たりの充電エネルギーを圧電素子の温度
変化及び駆動周期が変動しても略一定にすることがで
き、上記１回当たりの充電エネルギーが略一定であるた
めに圧電素子の伸び量を一定とすることができる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明回路の一実施例の回路構成図を
示す。
示す。
【０００９】同図中、１０はバッテリーであり、このバ
ッテリー１０の出力電圧は電界コンデンサＣ１で安定化
されてＤＣ−ＤＣコンバータ１１に供給される。
ッテリー１０の出力電圧は電界コンデンサＣ１で安定化
されてＤＣ−ＤＣコンバータ１１に供給される。
【００１０】スイッチング電源回路としてのＤＣ−ＤＣ
コンバータ１１はトランスＴ１と、トランスＴ１の１次
コイルＬ１にバッテリー１０よりの電流を断続して流す
スイッチング素子ＳＷ（第１のスイッチング手段）と、
トランスＴ１の２次コイルＬ２に誘起される電流を整流
するダイオードＤ１，Ｄ２とより構成されており、上記
ＤＣ−ＤＣコンバータの出力によって電界コンデンサＣ
２が充電され、安定化される。
コンバータ１１はトランスＴ１と、トランスＴ１の１次
コイルＬ１にバッテリー１０よりの電流を断続して流す
スイッチング素子ＳＷ（第１のスイッチング手段）と、
トランスＴ１の２次コイルＬ２に誘起される電流を整流
するダイオードＤ１，Ｄ２とより構成されており、上記
ＤＣ−ＤＣコンバータの出力によって電界コンデンサＣ
２が充電され、安定化される。
【００１１】コンデンサＣ２のダイオードＤ１との接続
点は充電用インダクタＬ３及びこれに直列接続されたサ
イリスタＳ１を通して容量性の圧電素子１２の一端に接
続され、圧電素子の他端はコンデンサＣ２のダイオード
Ｄ２との接続点に接続されている。また、圧電素子１２
の両端間はサイリスタＳ２及びこれに直列接続された放
電用インダクタＬ４を通して接続されている。上記サイ
リスタＳ１，Ｓ２が第２のスイッチング手段を構成して
いる。
点は充電用インダクタＬ３及びこれに直列接続されたサ
イリスタＳ１を通して容量性の圧電素子１２の一端に接
続され、圧電素子の他端はコンデンサＣ２のダイオード
Ｄ２との接続点に接続されている。また、圧電素子１２
の両端間はサイリスタＳ２及びこれに直列接続された放
電用インダクタＬ４を通して接続されている。上記サイ
リスタＳ１，Ｓ２が第２のスイッチング手段を構成して
いる。
【００１２】一方、端子１５には電子制御回路から図２
（Ａ）に示す如き駆動信号が入来する。この駆動信号は
例えばＬレベル期間に燃料噴射を指示する信号である。
点弧回路１６は上記駆動信号の立下り及び立上りを検出
して図２（Ｂ），（Ｃ）夫々に示す点弧信号を生成し、
サイリスタＳ１，Ｓ２夫々に供給する。
（Ａ）に示す如き駆動信号が入来する。この駆動信号は
例えばＬレベル期間に燃料噴射を指示する信号である。
点弧回路１６は上記駆動信号の立下り及び立上りを検出
して図２（Ｂ），（Ｃ）夫々に示す点弧信号を生成し、
サイリスタＳ１，Ｓ２夫々に供給する。
【００１３】これによってサイリスタＳ１は図２（Ｂ）
の点弧信号のＨレベル期間に導通し、インダクタＬ３と
圧電素子１２の構成する共振回路によりＤＣ−ＤＣコン
バータの出力電圧が昇圧されて圧電素子１２が充電され
る。
の点弧信号のＨレベル期間に導通し、インダクタＬ３と
圧電素子１２の構成する共振回路によりＤＣ−ＤＣコン
バータの出力電圧が昇圧されて圧電素子１２が充電され
る。
【００１４】また、サイリスタＳ２は図２（Ｃ）の点弧
信号のＨレベル期間に導通し、インダクタＬ４と圧電素
子１２の構成する共振回路により圧電素子１２の放電が
行なわれ圧電素子１２の両端子間電圧は負電圧まで低下
する。
信号のＨレベル期間に導通し、インダクタＬ４と圧電素
子１２の構成する共振回路により圧電素子１２の放電が
行なわれ圧電素子１２の両端子間電圧は負電圧まで低下
する。
【００１５】また、端子１５よりの駆動信号はＦ／Ｖ変
換回路１７に供給され、ここで駆動信号の周波数に比例
した電圧の信号が生成されパルス幅可変回路１８に供給
される。パルス幅可変回路１８は一定の周波数で、かつ
Ｆ／Ｖ変換回路１７よりの信号電圧に対して図３に示す
如きデューティ比のスイッチングパルスを生成してスイ
ッチング素子ＳＷに供給する。スイッチング素子ＳＷは
このスイッチングパルスのＨレベル期間に導通する。
換回路１７に供給され、ここで駆動信号の周波数に比例
した電圧の信号が生成されパルス幅可変回路１８に供給
される。パルス幅可変回路１８は一定の周波数で、かつ
Ｆ／Ｖ変換回路１７よりの信号電圧に対して図３に示す
如きデューティ比のスイッチングパルスを生成してスイ
ッチング素子ＳＷに供給する。スイッチング素子ＳＷは
このスイッチングパルスのＨレベル期間に導通する。
【００１６】ここで、圧電素子１２の１回の当たりの充
電エネルギーを一定にするためには、駆動信号１５の周
波数に比例した単位時間当たりのエネルギーをＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ１１の１次側に供給すれば良い。またＤＣ
−ＤＣコンバータ１１の１次側に供給されるエネルギー
はスイッチング素子ＳＷが導通するスイッチングパルス
のデューティ比に略比例するため、駆動信号の周波数に
略比例し、スイッチングパルスのデューティ比を決定す
ることにより、圧電素子の温度変化及び駆動周期の変動
に拘らず圧電素子の１回当たりの充電エネルギーを一定
にできる。ところで図３に示す特性がリニアでないのは
ＤＣ−ＤＣコンバータの１次側に供給されるエネルギー
がスイッチングパルスのデューティ比に対して完全に比
例してはおらずこれを補正するためである。
電エネルギーを一定にするためには、駆動信号１５の周
波数に比例した単位時間当たりのエネルギーをＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ１１の１次側に供給すれば良い。またＤＣ
−ＤＣコンバータ１１の１次側に供給されるエネルギー
はスイッチング素子ＳＷが導通するスイッチングパルス
のデューティ比に略比例するため、駆動信号の周波数に
略比例し、スイッチングパルスのデューティ比を決定す
ることにより、圧電素子の温度変化及び駆動周期の変動
に拘らず圧電素子の１回当たりの充電エネルギーを一定
にできる。ところで図３に示す特性がリニアでないのは
ＤＣ−ＤＣコンバータの１次側に供給されるエネルギー
がスイッチングパルスのデューティ比に対して完全に比
例してはおらずこれを補正するためである。
【００１７】このように、スイッチングパルスのデュー
ティ比を駆動信号の周波数に対応させているため、圧電
素子の１回当たりの充電エネルギーを圧電素子の温度変
化及び駆動周期が変動しても略一定にすることができ、
上記１回当たりの充電エネルギーが略一定であるために
圧電素子の伸び量を一定とすることができる。
ティ比を駆動信号の周波数に対応させているため、圧電
素子の１回当たりの充電エネルギーを圧電素子の温度変
化及び駆動周期が変動しても略一定にすることができ、
上記１回当たりの充電エネルギーが略一定であるために
圧電素子の伸び量を一定とすることができる。
【００１８】なお、Ｆ／Ｖ変換回路１７及びパルス幅可
変回路１８を設ける代りに、駆動信号を生成する電子制
御回路において、駆動信号の周波数に対応したデューテ
ィ比のスイッチングパルスを生成してスイッチング素子
ＳＷに供給しても良い。
変回路１８を設ける代りに、駆動信号を生成する電子制
御回路において、駆動信号の周波数に対応したデューテ
ィ比のスイッチングパルスを生成してスイッチング素子
ＳＷに供給しても良い。
【００１９】
【発明の効果】上述の如く、本発明の圧電素子駆動回路
によれば、スイッチングパルスのデューティ比を駆動信
号の周波数に対応させて、圧電素子の温度変動及び駆動
信号の周期変動によって圧電素子の伸び量が変化するこ
とを防止でき、実用上きわめて有用である。
によれば、スイッチングパルスのデューティ比を駆動信
号の周波数に対応させて、圧電素子の温度変動及び駆動
信号の周期変動によって圧電素子の伸び量が変化するこ
とを防止でき、実用上きわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明回路の回路構成図である。
【図２】図１の各部の信号タイミングチャートである。
【図３】パルス幅可変回路の特性図である。
１０ バッテリー １１ ＤＣ−ＤＣコンバータ １２ 圧電素子 １６ 点弧回路 １７ Ｆ／Ｖ変換回路 １８ パルス幅可変回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−65277（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−125083（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−23646（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−288254（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−244510（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−120768（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02N 2/00 H01L 41/08 B06B 1/06
Claims (1)
- 【請求項１】 供給されるスイッチングパルスで第１の
スイッチング手段をスイッチングして出力直流電圧を制
御するスイッチング電源回路と、 上記スイッチング電源回路の出力により充電されるコン
デンサと、 上記コンデンサと第２のスイッチング手段を介して接続
された圧電素子とを備え、 上記第２のスイッチング手段を駆動信号に同期して周期
的にスイッチングすることにより上記圧電素子を充放電
して駆動する圧電素子駆動回路において、 上記第１のスイッチング手段をスイッチングするスイッ
チングパルスのデューティ比を上記第２のスイッチング
手段をスイッチングする駆動信号の周波数が大なるほど
大とするように対応させることを特徴とする圧電素子駆
動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4301327A JP2806180B2 (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | 圧電素子駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4301327A JP2806180B2 (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | 圧電素子駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06153537A JPH06153537A (ja) | 1994-05-31 |
| JP2806180B2 true JP2806180B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=17895532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4301327A Expired - Fee Related JP2806180B2 (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | 圧電素子駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2806180B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11191982A (ja) * | 1997-12-26 | 1999-07-13 | Asmo Co Ltd | 超音波モータの駆動回路 |
| KR100891483B1 (ko) * | 2007-03-23 | 2009-04-02 | 건국대학교 산학협력단 | 압전소자를 위한 소형 고전압 전력 구동회로 |
| JP5893307B2 (ja) | 2011-09-13 | 2016-03-23 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータの駆動装置 |
-
1992
- 1992-11-11 JP JP4301327A patent/JP2806180B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06153537A (ja) | 1994-05-31 |
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