JP4624134B2 - ピエゾアクチュエータの駆動回路 - Google Patents

Description

本発明は、ピエゾアクチュエータを充放電させて伸縮させる駆動回路に関する。

従来より、ピエゾアクチュエータを充放電させて伸縮させる駆動回路としては、インダクタとピエゾアクチュエータとの直列回路に対して、ＭＯＳＦＥＴからなる充電スイッチを介して直流電源から電源供給を行うための充電経路と、上記直列回路に並列に接続され、ＭＯＳＦＥＴからなる放電スイッチを介してピエゾアクチュエータに充電された電荷を放電させるための放電経路とを備えたものが知られている。

そして、この駆動回路では、外部から駆動信号が入力されると、放電スイッチをオフした状態で充電スイッチのオン／オフを繰り返すことにより、ピエゾアクチュエータを充電させて伸長させ、その後、駆動信号が入力されなくなると、充電スイッチをオフした状態で放電スイッチのオン／オフを繰り返すことにより、ピエゾアクチュエータを放電させて収縮させる。

つまり、充電期間においては、放電スイッチをオフした状態で充電スイッチをオンすることで、直流電源から充電経路を介してピエゾアクチュエータに充電電流を流し、その後、充電スイッチをオフすることで、インダクタに蓄積されたエネルギーによって流れる充電電流（換言すると、フライホイール電流）を、放電スイッチを構成しているＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを介してピエゾアクチュエータの負極側から正極側に流す、といった手順で、段階的にピエゾアクチュエータを充電させる。

一方、放電期間においては、充電スイッチをオフした状態で放電スイッチをオンすることで、ピエゾアクチュエータの正極側から放電経路に放電電流を流し、その後、放電スイッチをオフすることで、インダクタに蓄積されたエネルギーによって発生するフライバック電圧により、充電電力を直流電源に回生する、といった手順で、段階的にピエゾアクチュエータを放電させる。

ところで、このような駆動回路では、充電時に、充電スイッチのオン／オフを繰り返すことによりピエゾアクチュエータを充電させるようにしているが、充電期間において、フライホイール電流がピエゾアクチュエータに流れている状態で充電スイッチがオンすると、放電スイッチの寄生ダイオードの逆回復時間によって、その寄生ダイオードに逆方向の電流（所謂、貫通電流）が流れてしまうことがあった。

そこで、フライホイール電流を検出するための電流検出用抵抗を、ピエゾアクチュエータに対して直列に設け、駆動信号が入力されると、充電スイッチをオンし、その後一定時間経過してからオフして、更にその後フライホイール電流の値が０になったときに充電スイッチをオンするというオン／オフ動作を繰り返すことによって、ピエゾアクチュエータを充電させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

このような駆動回路によれば、フライホイール電流がピエゾアクチュエータに流れなくなってから充電スイッチをオンするため、充電スイッチのオン時に放電スイッチの寄生ダイオードに逆方向の電流が流れてしまう、ということを防止することができる。
特開２００４−２８２９８８号公報

ところで、ピエゾアクチュエータの静電容量は温度によって変化するため、使用環境によっては、充電時にピエゾアクチュエータに流れ込む充電電流の電流量も変わってくる。
そして、上述した従来の駆動回路では、ピエゾアクチュエータの静電容量が変化すると、充電スイッチのオン時に直流電源からピエゾアクチュエータに流れ込む電流量が変化するので、その時にインダクタに蓄積されるエネルギーも変化してしまい、充電スイッチのオフ時にインダクタがエネルギーを放出し終わるまでの時間（即ち、フライホイール電流が流れなくなるまでの時間）も変化する。

このため、従来の駆動回路では、充電期間中に充電スイッチをオンするタイミングが、ピエゾアクチュエータの静電容量の変化によって変わってしまい、ピエゾアクチュエータに蓄積される電荷の変化量（即ち、単位時間当たりにピエゾアクチュエータが伸長する伸長率）が変わってしまうことがあった。

そして、例えば、ピエゾアクチュエータが所定量だけ伸長したところで燃料噴射が開始されるようなインジェクタの燃料噴射制御用に、従来の駆動回路が用いられていた場合には、インジェクタによる燃料噴射のタイミングがずれてしまうことがあり、高精度な燃料噴射を実現することができない。

本発明は、こうした問題を解決するためになされたものであり、充電スイッチのオン／オフを繰り返すことでピエゾアクチュエータを段階的に充電して伸長させるピエゾアクチュエータの駆動回路において、ピエゾアクチュエータの静電容量の変化により、ピエゾアクチュエータの伸長率が変化してしまうのを防止することを目的としている。

上記問題を解決するためになされた請求項１に記載のピエゾアクチュエータの駆動回路は、ピエゾアクチュエータに直列に接続されるインダクタと、インダクタとピエゾアクチュエータとの直列回路に対して、充電スイッチを介して直流電源から電源供給を行うための充電経路と、直列回路に並列に接続され、放電スイッチを介してピエゾアクチュエータに充電された電荷を放電させるための放電経路と、充電スイッチに対して、カソードが直流電源の正極側となるよう並列に接続された第１ダイオードと、放電スイッチに対して、カソードが直流電源の正極側となるよう並列に接続された第２ダイオードと、を備える。

そして、本発明の駆動回路では、外部から駆動指令が入力されると、充放電制御手段が、放電スイッチをオフした状態で充電スイッチのオン／オフを繰り返すことにより、ピエゾアクチュエータを充電させて伸長させ、その後、外部から駆動停止指令が入力されると、充電スイッチをオフした状態で放電スイッチのオン／オフを繰り返すことにより、ピエゾアクチュエータを放電させて収縮させる。

そして特に、請求項１に記載の駆動回路では、充放電制御手段に、電流検出手段と、積分手段と充電スイッチ駆動手段とが設けられており、駆動指令が入力されると、充電スイッチ駆動手段が、予め設定された所定の周期で充電スイッチをオンし、電流検出手段が、充電スイッチのオン時に直流電源から直列回路に供給される充電電流を検出し、充電手段が、電流検出手段により検出される充電電流を積分し、その積分値が予め設定された目標値に到達する度に、充電スイッチ駆動手段が充電スイッチをオフする。

ところで、ピエゾアクチュエータの充電エネルギーは、エネルギー保存の法則により直流電源から放出される放出エネルギーから充電経路での損失エネルギーを差し引いたものと等しくなる。そして、損失エネルギーはほぼ一定のため、その放出エネルギーは、直流電源の電圧と電流の積を時間積分したものに等しい。

ここで、直流電源の電圧はほぼ一定として考えられることから、直流電源からピエゾアクチュエータに流れる充電電流を時間積分した積分値は、充電エネルギーに比例することとなり、その積分値を求めれば、結果的に、単位時間当たりにピエゾアクチュエータに充電される充電エネルギーを導出することができる。

このため、請求項１に記載の駆動回路においては、電流検出手段により検出される充電電流の積分値が、目標値に到達したときに、充電スイッチをオフするように構成されているので、単に直流電源からピエゾアクチュエータに流れる充電電流の積分値を導出するだけで、充電スイッチのオン期間におけるピエゾアクチュエータの充電エネルギーを推定することができる。したがって、当該駆動回路の構成を簡素化することができる。
また、請求項１に記載のピエゾアクチュエータの駆動回路によれば、充電スイッチ駆動手段が充電スイッチをオンする際の周期を固定しつつ、１回の充電スイッチのオン時におけるピエゾアクチュエータの充電量も固定することができるため、充電期間におけるピエゾアクチュエータの伸長率を所望の伸長率に設定することができる。
よって、温度変化等によりピエゾアクチュエータの静電容量が変化しても、ピエゾアクチュエータの伸長率が変化してしまうのを防止することができる。
また、例えば、ピエゾアクチュエータが所定量だけ伸長したところで燃料噴射が開始されるようなインジェクタの燃料噴射制御用に、本発明の駆動回路を適用することで、静電容量の変化によりインジェクタによる燃料噴射のタイミングがずれてしまう、といったことを防止することができる。

ところで、充電スイッチ駆動手段が充電スイッチをオンする際の周期は、一定となるように設定されていても良いが、充電スイッチ駆動手段が充電スイッチをオフする際の充電エネルギーの目標値が一定値の場合、充電期間において、充電スイッチがオフされてからフライホイール電流が放電経路に流れなくなるまでの時間は、充電スイッチ駆動手段が充電スイッチをオンする回数が増加していくほど（即ち、ピエゾアクチュエータが充電されていくほど）短くなる。

このため、充電スイッチ駆動手段が充電スイッチをオンする際の周期を、充電スイッチのオン時にフライホイール電流が流れることのない一定周期に設定した場合には、ピエゾアクチュエータの充電が進むにつれて、充電スイッチのオフ時にフライホイール電流が流れなくなってから充電スイッチがオンするまでの無駄な時間が増加してしまうので、ピエゾアクチュエータを効率よく速やかに伸長させることができない。

そこで、請求項１に記載の駆動回路は、請求項２に記載のように、充電スイッチ駆動手段が充電スイッチをオフする際の充電エネルギーの目標値は一定値であり、充電スイッチ駆動手段が充電スイッチをオンする際の周期は、充電制御手段による１回の充電期間の中で、充電スイッチが１回又は複数回オンする毎に短くなるように設定されているように構成されていると良い。

このようにすれば、ピエゾアクチュエータを効率よく速やかに伸長させることができる。
また、請求項１に記載の駆動回路は、請求項３に記載のように、目標値は、ピエゾアクチュエータの伸長時の変化特性が、予め設定された変化特性となるように設定されているように構成されていても良い。

このようにすれば、ピエゾアクチュエータの伸長時の変化特性を変えることが可能となるため、当該駆動回路を、例えば、インジェクタの燃料噴射制御に用いられるピエゾアクチュエータを駆動させるための駆動回路として適用すれば、ピエゾアクチュエータの駆動が開始されてから実際に燃料噴射が開始されるまでの時間や噴射率を使用者の好みに合わせて設定することができる。

以下に、本発明が適用された実施形態のピエゾアクチュエータの駆動回路について説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の駆動回路１の回路図である。

駆動回路１は、例えば車両の内燃機関において燃料を噴射するインジェクタに搭載されたピエゾアクチュエータＰを充放電させて伸縮させることで、インジェクタに燃料噴射の開始／停止をさせるものであり、図１に示すように、ピエゾアクチュエータＰに直列に接続されるインダクタＬ１と、バッテリ１２からのバッテリ電圧を昇圧することにより電源電圧を生成する電源回路１０と、インダクタＬ１とピエゾアクチュエータＰとの直列回路２０に対して、充電スイッチＳＷ１を介して電源回路１０から電源供給を行うための充電経路３０と、直列回路２０に対して並列に接続され、放電スイッチＳＷ２を介してピエゾアクチュエータＰに充電された電荷を放電させるための放電経路４０と、充電時に電源回路１０からピエゾアクチュエータＰに供給される電流を検出するための電流検出用抵抗Ｒ１と、充電スイッチＳＷ１及び放電スイッチＳＷ２のオン／オフの制御を行うスイッチ制御回路５０と、を備えている。

直列回路２０は、インダクタＬ１の一端が、充電スイッチＳＷ１を介して電源回路１０の正極側に接続され、ピエゾアクチュエータＰの一端が、電源回路１０の負極側に接続されたグランドラインに接続されている。

充電スイッチＳＷ１は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなり、ソースがインダクタＬ１の一端に接続され、ドレインが電源回路１０の正極側に接続され、ゲートがスイッチ制御回路５０の出力端子（詳しくは、後述の充電スイッチドライバ回路１００の出力端子）に接続されている。

また、充電スイッチＳＷ１には、ピエゾアクチュエータＰの放電時に、放電スイッチＳＷ２がオフした際に電源回路１０へ回生電流を流し込むためのダイオードＤ１が、並列に設けられている。

尚、本実施形態においては、充電スイッチＳＷ１にＭＯＳＦＥＴを使用することで、そのＦＥＴの寄生ダイオードを、ダイオードＤ１として利用するようにしている。
放電スイッチＳＷ２は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなり、ソースがグランドラインに接続され、ドレインが充電スイッチＳＷ１とインダクタＬ１との接続点に接続され、ゲートがスイッチ制御回路５０の出力端子に接続されている。

また、放電スイッチＳＷ２には、ピエゾアクチュエータＰの充電時に、充電スイッチＳＷ１がオフした際にフライホイール電流を流すためのダイオードＤ２が、並列に設けられている。

尚、本実施形態においては、放電スイッチＳＷ２にＭＯＳＦＥＴを使用することで、そのＦＥＴの寄生ダイオードを、ダイオードＤ２として利用するようにしている。
電源回路１０は、バッテリ１２と、バッテリ１２からのバッテリ電圧（例えば１２Ｖ）を昇圧するための昇圧回路１４とからなり、バッテリ１２の負極側端子は、グランドラインに接続されている。

昇圧回路１４は、一端がバッテリ１２の正極側端子に接続された昇圧用インダクタＬ２と、アノードが昇圧用インダクタＬ２の他端に接続され、カソードが充電スイッチＳＷ１のドレインに接続されたダイオードＤ３と、一端がダイオードＤ３と昇圧用インダクタＬ２との接続点に接続され、他端がグランドラインに接続された昇圧用スイッチＳＷ３と、昇圧用スイッチＳＷ３をオン／オフするための昇圧制御回路１６と、一端がダイオードＤ３と充電スイッチＳＷ１との接続点に接続され、他端が電流検出用抵抗Ｒ１を介してグランドラインに接続されたバッファコンデンサＣ１とを備えている。尚、ダイオードＤ３は、バッファコンデンサＣ１の放電を防止するためのものである。

昇圧制御回路１６は、昇圧用スイッチＳＷ３のオン／オフを繰り返し行うことで、ダイオードＤ３を介してバッファコンデンサＣ１に数十〜数百Ｖの電圧を充電させる。
バッファコンデンサＣ１は、充電スイッチＳＷ１がオンされると、充電経路３０に電流を流してピエゾアクチュエータＰを充電する。

尚、以下の説明において、ピエゾアクチュエータＰの充電時にバッファコンデンサＣ１から直列回路２０に流れる電流を、バッファコンデンサ電流という。また、バッファコンデンサＣ１は、比較的静電容量の大きなもので構成され、ピエゾアクチュエータＰへの電源供給時にも略一定の電圧値を保つようになっている。

スイッチ制御回路５０には、電流検出用抵抗Ｒ１にて検出されるバッファコンデンサ電流に比例した電圧値を有する検出信号Ｓ１と、車両のエンジン制御を行うＥＣＵ（図示せず）から出力される駆動信号Ｓｄと、が入力される。

スイッチ制御回路５０は、駆動信号Ｓｄが入力されると、放電スイッチＳＷ２をオフした状態で、充電スイッチＳＷ１のオン／オフを所定時間繰り返す。このとき、スイッチ制御回路５０は、周期的に充電スイッチＳＷ１をオンすると共に、検出信号Ｓ１に基づき、バッファコンデンサ電流（詳しくは、検出信号Ｓ１の電圧値）を時間積分し、その積分値が所定の電圧値に到達したときに充電スイッチＳＷ１をオフする。

また、スイッチ制御回路５０は、駆動信号Ｓｄが入力されなくなると、充電スイッチＳＷ１をオフした状態で、放電スイッチＳＷ２のオン／オフを所定時間繰り返す。
次に、スイッチ制御回路５０の中で充電スイッチＳＷ１を制御する回路の部分について、図２を用い詳しく説明する。尚、放電スイッチＳＷ２を制御する回路の部分については、本発明とは直接関係ないため、詳細な説明は省略する。

スイッチ制御回路５０は、検出信号Ｓ１に基づきバッファコンデンサ電流を時間積分する電流積分回路６０と、電流積分回路６０により導出される積分結果が所定の電圧値に到達したか否かを判定する判定回路７０と、駆動信号Ｓｄが入力されると、周期的に充電スイッチＳＷ１をオンすると共に、判定回路７０による判定結果に基づき充電スイッチＳＷ１をオフする充電スイッチ駆動回路８０と、を備えている。

まず電流積分回路６０は、検出信号Ｓ１の極性を反転させる極性反転回路６２と、検出信号（詳しくは、極性反転回路６２にて極性が反転された検出信号）Ｓ１を時間積分する積分回路６４と、積分回路６４からの出力信号（積分結果）と極性反転回路６２にて極性が反転された検出信号Ｓ１との差を所定の増幅率で増幅する差動増幅回路６６と、積分回路６４の積分結果をリセットするための積分リセットスイッチＳＷ４と、積分リセットスイッチＳＷ４を制御する積分リセットスイッチ制御回路６８と、を備えている。

尚、極性反転回路６２は、電流検出用抵抗Ｒ１にて検出される電圧が負電圧となるため、その電圧を正電圧に反転させるものである。
積分回路６４は、抵抗Ｒ２，Ｒ３、コンデンサＣ２、オペアンプＯＰ１からなり、極性反転回路６２の出力端子が抵抗Ｒ２を介してオペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に接続され、オペアンプＯＰ１の出力端子がコンデンサＣ２を介して反転入力端子（−）に接続された非反転型の積分回路である。

このため、オペアンプＯＰ１の出力端子からは、極性反転回路６２からの出力信号（即ち、極性が反転された検出信号Ｓ１）を時間積分したものに、極性反転回路６２からの出力信号が加えられた信号が出力される。

また、積分リセットスイッチＳＷ４は、コンデンサＣ２に対して並列に接続されており、オンすることで、コンデンサＣ２に蓄電された電荷を放電させる。
積分リセットスイッチ制御回路６８には、判定回路７０から出力される後述の判定信号Ｓｈが入力されており、積分リセットスイッチ制御回路６８は、その判定信号Ｓｈがハイレベルからローレベルに切り替わったときに、所定時間の間だけ積分リセットスイッチをオンするように構成されている。

差動増幅回路６６は、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７とオペアンプＯＰ２とからなり、オペアンプＯＰ２の反転入力端子（−）には、極性反転回路６２の出力端子が抵抗Ｒ４を介して接続され、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子（＋）には、積分回路６４のオペアンプＯＰ１の出力端子が抵抗Ｒ５を介して接続されている。

このため、オペアンプＯＰ２の出力端子からは、積分回路６４の出力信号から、極性反転回路６２の出力信号を差し引いたもの（即ち、極性反転回路６２にて極性が反転された検出信号Ｓ１を時間積分した信号）が所定の増幅率にて増幅されて出力される。尚、以下の説明において、オペアンプＯＰ２の出力端子から出力される信号を、積分信号Ｓｉという。

次に、判定回路７０は、抵抗Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０と、コンパレータＣＭＰと、予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆを発生する基準電圧発生回路７２とからなり、コンパレータＣＭＰの反転入力端子（−）には、オペアンプＯＰ２の出力端子が抵抗Ｒ８を介して接続され、コンパレータＣＭＰの非反転入力端子（＋）には、基準電圧発生回路７２の正極側端子が抵抗Ｒ９を介して接続されている。

また、判定回路７０は、コンパレータＣＭＰの出力信号に応じて、基準電圧発生回路７２で生成された基準電圧Ｖｒｅｆを大小の２段階に切り替える、ヒステリシス付きのコンパレータＣＭＰ（所謂、シュミットトリガ）として構成されている。

つまり、コンパレータＣＭＰは、出力端子と非反転入力端子（＋）とに接続された抵抗Ｒ１０によって、出力端子からの出力信号を基準電圧Ｖｒｅｆに加算し、非反転入力端子（＋）に入力される基準電圧Ｖｒｅｆを、その基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きい第１基準電圧Ｖｒｅｆ１と、基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さい第２基準電圧Ｖｒｅｆ２との２段階に切り替えるのである。

そして、判定回路７０は、コンパレータＣＭＰの出力信号（以下、判定信号Ｓｈという）がハイレベルである場合に、積分信号Ｓｉの電圧値が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１を上回ると、判定信号Ｓｈの出力レベルがローレベルとなり、逆に、判定信号Ｓｈの出力レベルがローレベルである場合に、積分信号Ｓｉの電圧値が第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を下回ると、判定信号Ｓｈの出力レベルがハイレベルとなるように構成されている。

次に、充電スイッチ駆動回路８０は、駆動信号Ｓｄの立ち上がりエッジに同期して所定のパルス幅（例えば１５０μｓ）の充電全期間信号Ｓｋを出力する充電全期間信号出力回路８２と、駆動信号Ｓｄの立ち上がりエッジに同期して所定のパルス幅（例えば、５０μｓ）の充電第１期間信号Ｓｋ１を出力する充電第１期間信号出力回路８４ａと、駆動信号Ｓｄの立ち上がりエッジに同期して所定の周波数（例えば、６０ｋＨｚでオンデューティー８０％）の充電第１周期信号Ｓｃ１を発生する充電第１周期信号出力回路８６ａと、充電第１周期信号出力回路８６ａからの信号Ｓｃ１の立ち上がりエッジに同期してその信号Ｓｃ１のパルス幅よりも長いパルス幅のパルス信号Ｓｐ１を出力すると共に、判定回路７０からの判定信号Ｓｈの立ち下がりエッジに同期して（即ち、信号Ｓｈがハイレベルからローレベルに切り替わると）そのパルス信号Ｓｐ１をリセットする第１ワンショット回路８８ａと、を備える。

また、充電第１期間信号出力回路８４ａからの信号Ｓｋ１は、充電第２期間信号出力回路８４ｂ及び充電第２周期信号出力回路８６ｂに入力される。
充電第２期間信号出力回路８４ｂは、充電第１期間信号Ｓｋ１の立ち下がりエッジに同期して、所定のパルス幅の充電第２期間信号Ｓｋ２を出力するように構成され、充電第２周期信号出力回路８６ｂは、信号Ｓｋ１の立ち下がりエッジに同期して、充電第１周期信号Ｓｃ１の周波数よりも高い周波数の充電第２周期信号Ｓｃ２を出力するように構成されている。

また、充電第２周期信号出力回路８６ｂからの信号Ｓｃ２は、第２ワンショット回路８８ｂに入力されており、第２ワンショット回路８８ｂは、充電第２周期信号Ｓｃ２の立ち上がりエッジに同期してその信号Ｓｃ２のパルス幅よりも長いパルス幅のパルス信号Ｓｐ２を出力すると共に、判定回路７０からの判定信号Ｓｈの立ち下がりエッジに同期してそのパルス信号をリセットする。

また、充電第２期間信号出力回路８４ｂからの信号Ｓｋ２は、充電第３期間信号出力回路８４ｃ及び充電第３周期信号出力回路８６ｃに入力される。
充電第３期間信号出力回路８４ｃは、充電第２期間信号Ｓｋ２の立ち下がりエッジに同期して、所定のパルス幅の充電第３期間信号Ｓｋ３を出力するように構成され、充電第３周期信号出力回路８６ｃは、信号Ｓｋ２の立ち下がりエッジに同期して、充電第２周期信号Ｓｃ２の周波数よりも高い周波数の充電第３周期信号Ｓｃ３を出力するように構成されている。

また、充電第３周期信号出力回路８６ｃからの信号Ｓｃ３は、第３ワンショット回路８８ｃに入力されており、第３ワンショット回路８８ｃは、充電第３周期信号Ｓｃ３の立ち上がりエッジに同期してその信号Ｓｃ３のパルス幅よりも長いパルス幅のパルス信号Ｓｐ３を出力すると共に、判定回路７０からの判定信号Ｓｈの立ち下がりエッジに同期してそのパルス信号をリセットする。

また、充電スイッチ駆動回路８０には、充電第１期間信号Ｓｋ１及びパルス信号Ｓｐ１の論理積をとるアンド回路９０と、充電第２期間信号号Ｓｋ２及びパルス信号Ｓｐ２の論理積をとるアンド回路９２と、充電第３期間信号Ｓｋ３及びパルス信号Ｓｐ３の論理積をとるアンド回路９４と、アンド回路９０，９２，９４からの出力信号の論理和をとるオア回路９６と、オア回路９６からの出力信号および充電全期間信号Ｓｋの論理積をとるアンド回路９８とが設けられており、アンド回路９８からの出力信号は、充電スイッチドライバ回路１００に入力されるようにされている。

充電スイッチドライバ回路１００は、その出力端子が充電スイッチＳＷ１のゲートに接続されており、アンド回路９８からの出力信号の出力レベルがハイレベルのときに充電スイッチＳＷ１をオンし、ローレベルのときにオフするように構成されている。尚、以下の説明において、充電スイッチドライバ回路１００の出力端子から充電スイッチＳＷ１のゲートに対して出力される信号を、充電スイッチング信号Ｓｓという。

尚、本第１実施形態において、充電第１，第２，第３周期信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３の各周期は、ピエゾアクチュエータＰの静電容量が変化しても、各信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３の出力レベルがローレベルからハイレベルに切り替わるときには既にフライホイール電流が放電経路４０に流れていないように、予め実験等により測定された値に基づき設定されている。

次に、本第１実施形態の駆動回路１がピエゾアクチュエータＰを充電する際の各部の動作について、図３を用い説明する。尚、図３は、駆動回路１において、充電時の各部の動作を説明するタイムチャートである。

図３に示すように、まず時刻ｔ１にて、駆動信号Ｓｄがスイッチ制御回路５０に入力されると（詳しくは、駆動信号Ｓｄの出力レベルがローレベルからハイレベルに切り替わると）、充電全期間信号Ｓｋ、充電第１期間信号Ｓｋ１、充電第１周期信号Ｓｃ１の出力レベルがハイレベルとなるので、アンド回路９８の論理積信号の出力レベルもハイレベルとなり、充電スイッチドライバ回路１００からハイレベルの充電スイッチング信号Ｓｓが出力される。

すると、充電スイッチＳＷ１がオンすることにより充電経路３０が導通され、バッファコンデンサＣ１から充電経路３０を介してピエゾアクチュエータＰにバッファコンデンサ電流が流れる。

そして、このバッファコンデンサ電流は、インダクタＬとピエゾアクチュエータＰの容量によって決まる時定数で徐々に増加するため、積分信号Ｓｉの電圧値も増加していく。
そして、時刻ｔ２にて、積分信号Ｓｉの電圧値が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達すると、判定信号Ｓｈの出力レベルがローレベルに切り替わる。

これにより、第１ワンショット回路８８ａのパルス信号Ｓｐ１がリセットされるので、充電スイッチドライバ回路１００は、ローレベルの充電スイッチング信号Ｓｓを出力する。

すると、充電スイッチＳＷ１がオフすることにより充電経路３０が遮断され、インダクタＬ１により蓄積されたエネルギーによって、寄生ダイオードＤ２を介してピエゾアクチュエータＰの負極側から正極側にフライホイール電流が流れる。

そして、このフライホイール電流は、インダクタＬに蓄積されたエネルギーが放出されることで、徐々に減少していく。
また、時刻ｔ２では、積分リセットスイッチ制御回路６８が所定時間の間積分リセット信号Ｓｒを出力するので、積分リセットスイッチＳＷ４がオンしてコンデンサＣ２に蓄電された電荷が放電される（即ち、積分信号Ｓｉがリセットされる）。

そして、時刻ｔ３にて、充電第１周期信号Ｓｃ１の出力レベルが再びハイレベルに切り替わると、時刻ｔ１の動作と同様の動作が行われ、時刻ｔ４にて、積分信号Ｓｉの電圧値が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達すると、時刻ｔ２の動作と同様の動作が行われる。

そして、時刻ｔ５にて、充電第１期間信号Ｓｋ１の出力レベルがローレベルに切り替わるまで、充電第１周期信号Ｓｃ１の周期で充電スイッチＳＷ１がオンすると共に、積分信号Ｓｉが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達する度に充電スイッチＳＷ１がオフする。

そして、時刻ｔ５にて、充電第１期間信号Ｓｋ１の出力レベルがローレベルに切り替わると、充電第２期間信号Ｓｋ２及び充電第２周期信号Ｓｃ２の出力レベルがハイレベルとなり、充電スイッチドライバ回路１００からハイレベルの充電スイッチング信号Ｓｓが出力される。

すると、上述したように、充電スイッチＳＷ１がオンして充電経路３０が導通され、ピエゾアクチュエータＰにバッファコンデンサ電流が流れる。
そして、時刻ｔ６にて、積分信号Ｓｉの電圧値が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達すると、判定信号Ｓｈの出力レベルがローレベルに切り替わる。

すると、第２ワンショット回路８８ｂのパルス信号Ｓｐ２がリセットされ、フライホイール電流がピエゾアクチュエータＰに流れると共に、コンデンサＣ２に蓄電された電荷が放電される。

そして、時刻ｔ７にて、充電第２周期信号Ｓｃ２の出力レベルが再びハイレベルに切り替わると、時刻ｔ５の動作と同様の動作が行われ、時刻ｔ８にて、積分信号Ｓｉの電圧値が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達すると、時刻ｔ６の動作と同様の動作が行われる。

そして、時刻ｔ９にて、充電第２期間信号Ｓｋ２の出力レベルがローレベルに切り替わるまで、充電第２周期信号Ｓｃ２の周期で充電スイッチＳＷ１がオンすると共に、積分信号Ｓｉが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達する度に充電スイッチＳＷ１がオフする。

そして、時刻ｔ９にて、充電第２期間信号Ｓｋ２の出力レベルがローレベルに切り替わると、充電第３期間信号Ｓｋ３及び充電第３周期信号Ｓｃ３の出力レベルがハイレベルとなり、充電スイッチドライバ回路１００からハイレベルの充電スイッチング信号Ｓｓが出力される。

すると、上述したように、充電スイッチＳＷ１がオンして充電経路３０が導通され、ピエゾアクチュエータＰにバッファコンデンサ電流が流れる。
そして、時刻ｔ１０にて、積分信号Ｓｉの電圧値が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達すると、判定信号Ｓｈの出力レベルがローレベルに切り替わる。

すると、第３ワンショット回路８８ｃのパルス信号Ｓｐ３がリセットされ、フライホイール電流がピエゾアクチュエータＰに流れると共に、コンデンサＣ２に蓄電された電荷が放電される。

そして、時刻ｔ１１にて、充電第３周期信号Ｓｃ３の出力レベルが再びハイレベルに切り替わると、時刻ｔ９の動作と同様の動作が行われ、時刻ｔ１２にて、積分信号Ｓｉの電圧値が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達すると、時刻ｔ１０の動作と同様の動作が行われる。

そして、時刻ｔ１３にて、充電第３期間信号Ｓｋ３の出力レベルがローレベルに切り替わるまで、充電第３周期信号Ｓｃ３の周期で充電スイッチＳＷ１がオンすると共に、積分信号Ｓｉが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達する度に充電スイッチＳＷ１がオフする。

以上説明したように、本第１実施形態の駆動回路１では、駆動信号Ｓｄが入力されてから入力されなくなるまでの充電期間において、駆動信号Ｓｄが入力されると、予め設定された所定の周期で充電スイッチＳＷ１をオンすると共に、電流積分回路６０からの積分信号Ｓｉが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達する度に充電スイッチＳＷ１をオフする。

具体的に説明すると、駆動回路１の充電期間において、時刻ｔ１から時刻ｔ５までの時間Ｔ１では、充電第１周期信号Ｓｃ１の周期で充電スイッチＳＷ１をオンすると共に、電流積分回路６０からの積分信号Ｓｉが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達する度に充電スイッチＳＷ１をオフする。そして、時刻ｔ５から時刻ｔ９までの時間Ｔ２では、充電第２周期信号Ｓｃ２の周期で充電スイッチＳＷ１をオンすると共に、電流積分回路６０からの積分信号Ｓｉが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達する度に充電スイッチＳＷ１をオフする。その後、時刻ｔ９から時刻ｔ１３までの時間Ｔ３では、充電第３周期信号Ｓｃ３の周期で充電スイッチＳＷ１をオンすると共に、電流積分回路６０からの積分信号Ｓｉが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達する度に充電スイッチＳＷ１をオフする。

ここで、静電容量が異なるピエゾアクチュエータＰが従来の駆動回路によって充電されていく推移と、静電容量が異なるピエゾアクチュエータＰが本第１実施形態の駆動回路１によって充電されていく推移との比較を、図４を用いて検討を行う。尚、図４は、従来の駆動回路及び第１実施形態の駆動回路１において、時間と充電エネルギーとの関係を表すグラフであり、図４（ａ）は、従来の駆動回路のグラフであり、図４（ｂ）は、第１実施形態の駆動回路１のグラフである。

まず、図４（ａ）に示すように、従来の駆動回路では、充電スイッチＳＷ１をオンする周期が静電容量の変化によって異なっているため、その充電スイッチＳＷ１をオンするタイミングが、各静電容量毎に異なっている。

このため、単位時間当たりにピエゾアクチュエータＰが伸長する伸長率も、各静電容量毎に変わっている。
これに対して、図４（ｂ）に示すように、第１実施形態の駆動回路１では、充電スイッチＳＷ１をオンする周期および１回の充電スイッチＳＷ１のオン時における充電量が一定であるため、その充電スイッチＳＷ１をオンするタイミングや、ピエゾアクチュエータＰの伸長率が、各静電容量毎に異なることはない。

このため、第１実施形態の駆動回路１によれば、充電スイッチＳＷ１をオンする際の周期を固定しつつ、１回の充電スイッチＳＷ１のオン時におけるピエゾアクチュエータＰの充電量も固定することができるため、充電期間におけるピエゾアクチュエータＰの伸長率を所望の伸長率に設定することができる。

よって、温度変化等によりピエゾアクチュエータＰの静電容量が変化しても、ピエゾアクチュエータＰの伸長率が変化してしまうのを防止することができる。
また更に、駆動回路１によれば、静電容量の変化によりインジェクタの燃料噴射のタイミングがずれてしまうことを防止することができる。

また、「課題を解決するための手段」にて説明したように、バッファコンデンサＣ１からピエゾアクチュエータＰに流れるバッファコンデンサ電流の積分値を求めれば、単位時間当たりにピエゾアクチュエータＰに充電される充電エネルギーを導出することができることから、本第１実施形態の駆動回路１では、積分信号Ｓｉが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に到達したときに、充電スイッチＳＷ１をオフするように構成されている。

このため、単にバッファコンデンサ電流の積分値を導出するだけで充電エネルギーを推定することができるので、当該駆動回路１の構成を簡素化することができる。
また、本第１実施形態の駆動回路１が充電スイッチＳＷ１をオンする際の周期は、１回の充電期間の中で、充電スイッチＳＷ１が複数回オンする毎に短くなるようにされているため、ピエゾアクチュエータＰを効率よく速やかに伸長させることができる。

また、本実施形態の駆動回路１によれば、充電期間においては、フライホイール電流がピエゾアクチュエータＰに流れなくなってから充電スイッチＳＷ１をオンするように周期が設定されているため、充電スイッチＳＷ１のオン時に放電スイッチＳＷ２の寄生ダイオードＤ２に対して逆方向の電流（所謂、貫通電流）が流れてしまう、ということを防止することができる。よって、ノイズが発生してしまうことや損失がでてしまうことを抑制することができる。

尚、本実施形態では、電源回路１０が直流電源に相当し、寄生ダイオードＤ１が第１ダイオードに相当し、寄生ダイオードＤ２が第２ダイオードに相当している。また、駆動信号Ｓｄがローレベルからハイレベルに切り替わったときが駆動指令に相当し、駆動信号Ｓｄがハイレベルからローレベルに切り替わったときが駆動停止指令に相当している。また、スイッチ制御回路５０が、充放電制御手段に相当し、電流検出用抵抗Ｒ１が電流検出手段に相当し、電流積分回路６０が積分手段に相当し、判定回路７０及び充電スイッチ駆動回路８０が充電スイッチ駆動手段に相当している。また、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１が目標値に相当している。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の駆動回路２について、図５及び図６を用いて説明する。尚、図５は、第２実施形態の駆動回路２を表す回路図であり、図６は、第２実施形態の駆動回路２において、充電時の各部の動作を説明するタイムチャートである。また、図５において、第１実施形態の駆動回路１と同様の構成要素については、同じ符号を付しているため、詳細な説明は省略する。また、このことは、後述する図７についても同様である。

第２実施形態の駆動回路２は、第１実施形態の駆動回路１と比較すると、駆動回路２が充電スイッチＳＷ１をオンする際の周期を、１回の充電期間の中で充電スイッチＳＷ１が１回オンする毎に短くなるようにしたものであり、充電スイッチ駆動回路８０に代えて、充電スイッチ駆動回路８１を備えている。

充電スイッチ駆動回路８１は、充電全期間信号出力回路８２と、駆動信号Ｓｄの立ち上がりエッジに同期して、１周期毎に周波数が高くなる充電第１周期信号Ｓｃを発生する充電周期信号出力回路８６ｄと、充電周期信号出力回路８６ｄからの信号Ｓｃの立ち上がりエッジに同期してその信号Ｓｃの最大パルス幅よりも長いパルス幅のパルス信号Ｓｐを出力すると共に、判定回路７０からの判定信号Ｓｈの立ち下がりエッジに同期してそのパルス信号Ｓｐをリセットするワンショット回路８８ｄと、ワンショット回路８８ｄからのパルス信号Ｓｐ及び充電全期間信号Ｓｋの論理積をとるアンド回路９９と、アンド回路９９からの出力信号の出力レベルがハイレベルのときに充電スイッチＳＷ１をオンし、ローレベルのときにオフする充電スイッチドライバ回路１００とを備えている。

ここで、本第２実施形態における充電周期信号Ｓｃの周期も、第１実施形態と同様に、ピエゾアクチュエータＰの静電容量が変化しても、信号Ｓｃの出力レベルがローレベルからハイレベルに切り替わるときには既にフライホイール電流が放電経路４０に流れていないように、予め実験等により測定された値に基づき設定されている。

次に、第２実施形態の駆動回路２がピエゾアクチュエータＰを充電する際の各部の動作について、図６を用い説明する。
図６に示すように、まず時刻ｔａにて、駆動信号Ｓｄがスイッチ制御回路５０に入力されると、充電全期間信号Ｓｋ、充電周期信号Ｓｃの出力レベルがハイレベルとなるので、アンド回路１１２の論理積信号の出力レベルもハイレベルとなり、充電スイッチドライバ回路１００からハイレベルの充電スイッチング信号Ｓｓが出力される。

すると、第１実施形態の時刻ｔ１と同様に、充電スイッチＳＷ１がオンすることにより充電経路３０が導通され、バッファコンデンサ電流がピエゾアクチュエータＰに流れる。
そして、時刻ｔｂにて、積分信号Ｓｉの電圧値が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達すると、判定信号Ｓｈの出力レベルがローレベルに切り替わる。

これにより、ワンショット回路８８ｄのパルス信号Ｓｐがリセットされるので、充電スイッチドライバ回路１００は、ローレベルの充電スイッチング信号Ｓｓを出力する。
すると、第１実施形態の時刻ｔ２と同様に、充電スイッチＳＷ１がオフすることにより充電経路３０が遮断され、フライホイール電流がピエゾアクチュエータＰに流れる。

また、時刻ｔｂでも、第１実施形態の時刻ｔ２と同様に、積分リセットスイッチ制御回路６８が所定時間の間積分リセット信号Ｓｒを出力するので、積分リセットスイッチＳＷ４がオンされてコンデンサＣ２に蓄電された電荷が放電される。

以降、時刻ｔｃにて、充電全期間信号Ｓｋがローレベルに切り替わるまで、第１実施形態と同様に、充電周期信号Ｓｃの周期で充電スイッチＳＷ１がオンすると共に、積分信号Ｓｉが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達する度に充電スイッチＳＷ１がオフする。

以上説明したような第２実施形態の駆動回路２によっても、温度変化等によりピエゾアクチュエータＰの静電容量が変化しても、ピエゾアクチュエータＰの伸長率が変化してしまうことはなく、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本第２実施形態の駆動回路２が充電スイッチＳＷ１をオンする際の周期は、１回の充電期間の中で、充電スイッチＳＷ１が１回オンする毎に短くなるようにされているため、充電期間において、充電スイッチＳＷ１のオフ時に充電電流（換言すると、フライホイール電流）が流れなくなる時間を、第１実施形態の駆動回路１よりも減少することができ、ピエゾアクチュエータＰを更に効率よく速やかに伸長させることができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態の駆動回路３について、図７及び図８を用いて説明する。尚、図７は、第３実施形態の駆動回路３を表す回路図であり、図８は、第３実施形態の駆動回路３において、充電時の各部の動作を説明するタイムチャートである。

第３実施形態の駆動回路３は、第１実施形態の駆動回路１と比較すると、基準電圧発生回路７２の基準電圧Ｖｒｅｆが変更可能に構成され、基準電圧Ｖｒｅｆが変更される度に充電スイッチＳＷ１をオンする際の周期が変更されるようにしたものであり、判定回路７０に代えて判定回路７１を備えている。

判定回路７１は、抵抗Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０と、コンパレータＣＭＰと、予め設定された基準電圧ＶｒｅｆＡ，ＶｒｅｆＢ，ＶｒｅｆＣを発生する基準電圧発生回路７３とからなり、コンパレータＣＭＰの反転入力端子（−）には、オペアンプＯＰ２の出力端子が抵抗Ｒ８を介して接続され、コンパレータＣＭＰの非反転入力端子（＋）には、基準電圧発生回路７３の正極側端子が抵抗Ｒ９を介して接続されている。

尚、判定回路７１も、第１実施形態の判定回路７０と同様に、ヒステリシス付きのコンパレータＣＭＰである。
基準電圧発生回路７３は、アナログスイッチＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃを備える。

アナログスイッチＳＷａは、充電第１期間信号Ｓｋ１が入力されるとオンして、基準電圧ＶｒｅｆＡをコンパレータＣＭＰの非反転入力端子（＋）に印加するようにされている。

アナログスイッチＳＷｂは、充電第２期間信号Ｓｋ２が入力されるとオンして、基準電圧ＶｒｅｆＢをコンパレータＣＭＰの非反転入力端子（＋）に印加するようにされている。

アナログスイッチＳＷｃは、充電第３期間信号Ｓｋ３が入力されるとオンして、基準電圧ＶｒｅｆＣをコンパレータＣＭＰの非反転入力端子（＋）に印加するようにされている。

つまり、基準電圧発生回路７３は、充電期間時に、充電第１〜第３期間信号Ｓｋ１〜Ｓｋ３の立ち上がりエッジに同期して、積分信号Ｓｉと比較するための基準電圧を、ＶｒｅｆＡ→ＶｒｅｆＢ→ＶｒｅｆＣの順番に選択するようにされている。

尚、本第３実施形態の充電第１，第２，第３周期信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３の各周期も、第１，第２実施形態と同様に、ピエゾアクチュエータＰの静電容量が変化しても、各信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３の出力レベルがローレベルからハイレベルに切り替わるときには既にフライホイール電流が放電経路４０に流れていないように、予め実験等により測定された値に基づき設定されている。

次に、第３実施形態の駆動回路３がピエゾアクチュエータＰを充電する際の各部の動作について、図８を用い説明する。
図８に示すように、まず時刻ｔＡにて、駆動信号Ｓｄがスイッチ制御回路５０に入力されると、第１実施形態の時刻ｔ１と同様に、充電スイッチＳＷ１がオンすることにより充電経路３０が導通され、バッファコンデンサ電流がピエゾアクチュエータＰに流れる。

そして、このとき、アナログスイッチＳＷａがオンするため、コンパレータＣＭＰの非反転入力端子（＋）には、基準電圧ＶｒｅｆＡが印加される。
そして、時刻ｔＢにて、積分信号Ｓｉの電圧値が、基準電圧ＶｒｅｆＡよりも大きい第１基準電圧ＶｒｅｆＡ１に達すると、判定信号Ｓｈの出力レベルがローレベルに切り替わる。

すると、第１実施形態の時刻ｔ２と同様の動作が行われて、充電スイッチＳＷ１がオフすることにより充電経路３０が遮断され、フライホイール電流がピエゾアクチュエータＰに流れると共に、コンデンサＣ２に蓄電された電荷が放電される。

そして、時刻ｔＣにて、充電第１期間信号Ｓｋ１の出力レベルがローレベルに切り替わるまでは、第１実施形態の時刻ｔ３と時刻ｔ４の動作が繰り返し行われる。
そして、時刻ｔＣにて、充電第１期間信号Ｓｋ１の出力レベルがローレベルに切り替わると、充電第２期間信号Ｓｋ２及び充電第２周期信号Ｓｃ２の出力レベルがハイレベルとなり、上述したように、充電スイッチＳＷ１がオンして充電経路３０が導通され、バッファコンデンサ電流がピエゾアクチュエータＰに流れる。

また、このとき、アナログスイッチＳＷｂがオンするため、コンパレータＣＭＰの非反転入力端子（＋）には、基準電圧ＶｒｅｆＢが印加される。
そして、時刻ｔＤにて、積分信号Ｓｉの電圧値が基準電圧ＶｒｅｆＢよりも大きい第１基準電圧ＶｒｅｆＢ１に達すると、判定信号Ｓｈの出力レベルがローレベルに切り替わる。

すると、第２ワンショット回路８８ｂのパルス信号Ｓｐ２がリセットされ、第１実施形態の時刻ｔ６と同様の動作が行われる。
そして、時刻ｔＥにて、充電第２期間信号Ｓｋ２の出力レベルがローレベルに切り替わるまでは、第１実施形態の時刻ｔ７と時刻ｔ８の動作が繰り返し行われる。

そして、時刻ｔＥにて、充電第２期間信号Ｓｋ２の出力レベルがローレベルに切り替わると、充電第３期間信号Ｓｋ３及び充電第３周期信号Ｓｃ３の出力レベルがハイレベルとなり、上述したように、充電スイッチＳＷ１がオンして充電経路３０が導通され、バッファコンデンサ電流がピエゾアクチュエータＰに流れる。

また、このとき、アナログスイッチＳＷｃがオンするため、コンパレータＣＭＰの非反転入力端子（＋）には、基準電圧ＶｒｅｆＣが印加される。
そして、時刻ｔＦにて、積分信号Ｓｉの電圧値が基準電圧ＶｒｅｆＣよりも大きい第１基準電圧ＶｒｅｆＣ１に達すると、判定信号Ｓｈの出力レベルがローレベルに切り替わる。

すると、第３ワンショット回路８８ｃのパルス信号Ｓｐ３がリセットされ、第１実施形態の時刻ｔ１０と同様の動作が行われる。
そして、時刻ｔＧにて、充電第３期間信号Ｓｋ３の出力レベルがローレベルに切り替わるまで、第１実施形態の時刻ｔ１１と時刻ｔ１２の動作が繰り返し行われる。

以上説明したような第３実施形態の駆動回路３によっても、温度変化等によりピエゾアクチュエータＰの静電容量が変化しても、ピエゾアクチュエータＰの伸長率が変化してしまうことはなく、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、駆動回路３では、ピエゾアクチュエータＰの伸長時の変化特性を変えることが可能となるため、ピエゾアクチュエータＰの駆動が開始されてから実際に燃料噴射が開始されるまでの時間や噴射率を使用者の好みに合わせて設定することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
本実施形態では、駆動回路１〜３が充電スイッチＳＷ１をオンする周期を変えるようにされていたが、これに限らず、その周期は一定であっても良い。

また、本実施形態では、電流検出用抵抗Ｒ１をバッファコンデンサＣ１とグランドラインとの間に設けていたが、これに限らず、電流検出用抵抗Ｒ１は、例えば、バッファコンデンサＣ１の一端と放電スイッチＳＷ２のソースとの接続点に一端が接続され、ピエゾアクチュエータＰの一端と放電スイッチＳＷ２のソースとの接続点に他端が接続されていても良い。

この場合、極性反転回路６２を設けなくても良く、部品点数を削減することができる。
また、例えば、充電スイッチ駆動回路８０，８１の代わりにマイコンを設けることで、その充電スイッチ駆動回路８０，８１による充電スイッチＳＷ１の駆動制御を、マイコンに実行させるようにしても良い。

第１実施形態のピエゾアクチュエータの駆動回路を表す回路図である。 スイッチ制御回路の中で充電スイッチを制御する回路の部分を説明する説明図である。 第１実施形態の駆動回路において、充電時の各部の動作を説明するタイムチャートである。 従来の駆動回路と本発明の駆動回路において、時間と充電エネルギーとの関係を表すグラフである。 第２実施形態の駆動回路を表す回路図である。 第２実施形態の駆動回路において、充電時の各部の動作を説明するタイムチャートである。 第２実施形態の駆動回路を表す回路図である。 第３実施形態の駆動回路において、充電時の各部の動作を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１，２，３…駆動回路、１０…電源回路、１２…バッテリ、１４…昇圧回路、１６…昇圧制御回路、２０…直列回路、３０…充電経路、４０…放電経路、５０…スイッチ制御回路、６０…電流積分回路、７０，７１…判定回路、７２，７３…基準電圧発生回路、８０，８１…充電スイッチ駆動回路、１００…充電スイッチドライバ回路、Ｃ１…バッファコンデンサ、Ｄ１…寄生ダイオード、Ｄ２…寄生ダイオード、Ｌ１…インダクタ、Ｐ…ピエゾアクチュエータ、Ｒ１…電流検出用抵抗、ＳＷ１…充電スイッチ、ＳＷ２…放電スイッチ、Ｓｄ…駆動信号、Ｓｈ…判定信号、Ｓｉ…積分信号、Ｖｒｅｆ，ＶｒｅｆＡ，ＶｒｅｆＢ，ＶｒｅｆＣ…基準電圧、Ｖｒｅｆ１，ＶｒｅｆＡ１，ＶｒｅｆＢ１，ＶｒｅｆＣ１…第１基準電圧、Ｖｒｅｆ２…第２基準電圧。

Claims (3)

1. ピエゾアクチュエータに直列に接続されるインダクタと、
   該インダクタと前記ピエゾアクチュエータとの直列回路に対して、充電スイッチを介して直流電源から電源供給を行うための充電経路と、
   前記直列回路に並列に接続され、放電スイッチを介して前記ピエゾアクチュエータに充電された電荷を放電させるための放電経路と、
   前記充電スイッチに対して、カソードが前記直流電源の正極側となるよう並列に接続された第１ダイオードと、
   前記放電スイッチに対して、カソードが前記直流電源の正極側となるよう並列に接続された第２ダイオードと、
   外部から駆動指令が入力されると、前記放電スイッチをオフした状態で前記充電スイッチのオン／オフを繰り返すことにより、前記ピエゾアクチュエータを充電させて伸長させ、外部から駆動停止指令が入力されると、前記充電スイッチをオフした状態で前記放電スイッチのオン／オフを繰り返すことにより、前記ピエゾアクチュエータを放電させて収縮させる充放電制御手段と、
   を備えたピエゾアクチュエータの駆動回路であって、
   前記充放電制御手段は、
   前記充電スイッチのオン時に前記直流電源から前記直列回路に供給される充電電流を検出する電流検出手段と、
   該電流検出手段により検出される充電電流を積分する積分手段と、
   前記駆動指令が入力されると、予め設定された所定の周期で前記充電スイッチをオンすると共に、前記積分手段により積分された充電電流の積分値が、予め設定された目標値に到達する度に前記充電スイッチをオフする充電スイッチ駆動手段と、
   を備えたことを特徴とするピエゾアクチュエータの駆動回路。
2. 前記目標値は一定値であり、
   前記充電スイッチ駆動手段が前記充電スイッチをオンする際の周期は、前記充電駆動手段による１回の充電期間の中で、前記充電スイッチが１回又は複数回オンする毎に短くなるように設定されていること、
   を特徴とする請求項１に記載のピエゾアクチュエータの駆動回路。
3. 前記目標値は、前記ピエゾアクチュエータの伸長時の変化特性が、予め設定された変化特性となるように設定されていること、
   を特徴とする請求項１に記載のピエゾアクチュエータの駆動回路。

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