JPH01293170A - 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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- JPH01293170A JPH01293170A JP63120708A JP12070888A JPH01293170A JP H01293170 A JPH01293170 A JP H01293170A JP 63120708 A JP63120708 A JP 63120708A JP 12070888 A JP12070888 A JP 12070888A JP H01293170 A JPH01293170 A JP H01293170A
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
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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
-
- 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
- B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
- B06B2201/50—Application to a particular transducer type
- B06B2201/55—Piezoelectric transducer
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、ど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。
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口して駆動周波数制
御を行うものである。
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口して駆動周波数制
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
めランツユパン振動子とほぼ同様な補遺であって、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ｍ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。
人より特願昭６１−３０９１１３号において、ボルト締
めランツユパン振動子とほぼ同様な補遺であって、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ｍ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）のちのと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。
プル式、ハーフブリッジ式その他）のちのと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
御石式としては、 （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。
御石式としては、 （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
するような制御石式と、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石式とが知
られている。
するような制御石式と、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石式とが知
られている。
第５図は２石式才勤回路の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。
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■８に２
個のトランジスタＱ ４ ｊＱ ５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Ｑ４．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。
ジ式駆動回路であり、該駆動回路は、電源電圧■８に２
個のトランジスタＱ ４ ｊＱ ５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Ｑ４．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１、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。
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１、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。
ｆｊＳ７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＠動子ＴＤを接続
したものである。
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＠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。
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、駆動回路の制御石式についてみると、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″Ｓ＝価イングクタンス部を用いるもの
と１．てコルピ・７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ｒｒ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ツユパン振動子と
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
ウェルグ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。
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″Ｓ＝価イングクタンス部を用いるもの
と１．てコルピ・７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ｒｒ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ツユパン振動子と
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
ウェルグ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石式は、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。
抗性）を検出して制御する石式は、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、圧電振力子の電圧、電流波形はリンイ
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乏て、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。
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、圧電振力子の電圧、電流波形はリンイ
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乏て、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；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（１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
。
ッチング回路を持つ簡単な回路（１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
。
（５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ノスタを接続し
、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ｖＩ戊において
、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。
１次巻線に直列にスイッチング用トランノスタを接続し
、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ｖＩ戊において
、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Ｗ
１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Ｔ
Ｄ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■１の波形と、圧電
振動子ＴＤの概略正弦波の電流１１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。
、電源電圧ＶＢに対して出力トランスＴ１の１次巻線Ｗ
１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Ｔ
Ｄ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■１の波形と、圧電
振動子ＴＤの概略正弦波の電流１１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Ｔ ０両端の電圧と
Ｔ Ｄ Ｉ、：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。
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Ｔ ０両端の電圧と
Ｔ Ｄ Ｉ、：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Ｗ
２の両端の方形波電圧■１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１１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■１
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欧性への切替わり時点Ｐ（）ラン
ジスタＱ１のオフによる電圧立ち上がり時Ｍ）と、概略
正弦波の電流工、の振動波形の極性転換時点Ｐ’（電流
Ｉ、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工１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（デユーティ−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Ｗ
２の両端の方形波電圧■１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１１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■１
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欧性への切替わり時点Ｐ（）ラン
ジスタＱ１のオフによる電圧立ち上がり時Ｍ）と、概略
正弦波の電流工、の振動波形の極性転換時点Ｐ’（電流
Ｉ、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工１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（デユーティ−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７
０−チャートのようにして行なわれる。
０−チャートのようにして行なわれる。
なお、第３図において、■、＠は逆の方向に周波数をず
らせる場合も回路慴成によってはあり得る。
らせる場合も回路慴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。
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１．ての電圧制御発振器（以
下■Ｃｏという）ＩＡ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■Ｉの波形の位相を取り呂す
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
波の電流工、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工１
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、Ｖ ＣＯ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■を加算
、もしくは減算した電圧（Ｖｓｔ±Δ■）となり、ＶＣ
Ｏは±へ■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。
比較器８及び制御発振器と１．ての電圧制御発振器（以
下■Ｃｏという）ＩＡ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■Ｉの波形の位相を取り呂す
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
波の電流工、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工１
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、Ｖ ＣＯ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■を加算
、もしくは減算した電圧（Ｖｓｔ±Δ■）となり、ＶＣ
Ｏは±へ■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Ｉ、の検出のために上記実施例では抵抗器Ｒ
３の両端の電圧を用いるが、コイルＣＩ−！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。
３の両端の電圧を用いるが、コイルＣＩ−！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イヰ
した。
した。
上記実施例では第２図（Ａ）の方形波電圧■１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Ｉ、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ユーテ
ィ比５０％の場合には、ｆｊＳ９図（Ａ）の方形波電圧
■、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Ｐ、（
）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りの振動波形の極性転
換時点Ｐ１′（電流り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、デユ
ーティ比５０％では隣同士の時点Ｐのちょうど２等分点
に時点Ｐｌが位置し、時点Ｐ′のちょうど２等分点に時
点Ｐｌ′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Ｉ、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ユーテ
ィ比５０％の場合には、ｆｊＳ９図（Ａ）の方形波電圧
■、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Ｐ、（
）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りの振動波形の極性転
換時点Ｐ１′（電流り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、デユ
ーティ比５０％では隣同士の時点Ｐのちょうど２等分点
に時点Ｐｌが位置し、時点Ｐ′のちょうど２等分点に時
点Ｐｌ′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さる。
れば、以下の効果を得ることがでさる。
（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。
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ｆｊＳ１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
てハーフブリンノ式の駆動回路を示す回路図、ｆ５７図
は従来例であって１石式の駆動回路を示す回路図、１８
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、ＩＡ・・・ＶＣｏ、２・・・位相
比較手段、５，６・・・波形整形器、８・・・同相比較
器、Ｄｌ・・・ダイオード、Ｑｌ乃至Ｑ５−）ランジス
タ、Ｔ １ 乃ｒｒ ４・・・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ｆｊＳ１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
てハーフブリンノ式の駆動回路を示す回路図、ｆ５７図
は従来例であって１石式の駆動回路を示す回路図、１８
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、ＩＡ・・・ＶＣｏ、２・・・位相
比較手段、５，６・・・波形整形器、８・・・同相比較
器、Ｄｌ・・・ダイオード、Ｑｌ乃至Ｑ５−）ランジス
タ、Ｔ １ 乃ｒｒ ４・・・トランス、ＣＨ・・・コ
イル、ＴＤ・・・圧電振動子、Ｒ１乃至Ｒ３・・・抵抗
器。
Claims (5)
- （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。 - （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。 - （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。 - （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。 - （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 true JPH01293170A (ja) | 1989-11-27 |
| JP2618685B2 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) |
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| JPH03105976U (ja) * | 1990-02-17 | 1991-11-01 | ||
| JPH0523646A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-02 | Tdk Corp | 圧電振動子駆動回路 |
| JPH0611874U (ja) * | 1992-07-04 | 1994-02-15 | ティーディーケイ株式会社 | 圧電振動子駆動回路 |
| JPH0663507A (ja) * | 1992-08-24 | 1994-03-08 | Tdk Corp | 圧電振動子駆動回路 |
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| JP2013532462A (ja) * | 2010-06-22 | 2013-08-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 共振回路の調整装置を動作させるための方法並びに調整装置 |
| US8796903B2 (en) | 2010-11-26 | 2014-08-05 | Fukoku Co., Ltd. | Piezoelectric vibrator driving circuit |
| JP2020037085A (ja) * | 2018-09-05 | 2020-03-12 | 本多電子株式会社 | 超音波霧化装置 |
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| GB2265845B (en) * | 1991-11-12 | 1996-05-01 | Medix Ltd | A nebuliser and nebuliser control system |
| US5563464A (en) * | 1993-02-09 | 1996-10-08 | Olympus Optical Co., Ltd. | Circuit for rotating ultrasonic motor |
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| JP4631921B2 (ja) | 2008-03-26 | 2011-02-16 | ソニー株式会社 | 圧電素子の駆動装置および圧電素子駆動周波数の制御方法 |
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| BR102017011736B1 (pt) | 2017-06-02 | 2022-09-27 | Electrolux Do Brasil S.A. | Dispositivo ultrassônico removedor de manchas em tecidos |
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1988
- 1988-05-19 JP JP63120708A patent/JP2618685B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-05-19 US US07/355,457 patent/US4939402A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-19 EP EP89305097A patent/EP0343005B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-19 DE DE68917519T patent/DE68917519T2/de not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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| JP2618685B2 (ja) | 1997-06-11 |
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| DE68917519T2 (de) | 1995-03-30 |
| EP0343005B1 (en) | 1994-08-17 |
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