JPH04125082A - 圧電アクチュエータの駆動装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧電アクチュエータの充電を行う駆動装置に
関する。

（従来技術） 圧電アクチュエ、−夕は、誘電体である圧電素子とこれ
を挟む２つの電極から構成された、一種のコンデンサで
ある。圧電アクチュエータの軸線方向変形は圧電アクチ
ュエータに蓄積された電荷に比例する。従って、圧電ア
クチュエータの出力変位は、圧電アクチュエータを充放
電することにより行われる。

圧電アクチュエータの充放電を行う駆動装置として、第
３図に示すフライバック方式の装置が知られている。図
示の装置は、端子３１、トランジスタ３２及び例えばフ
ェライトコアからなる昇圧コイル３３を備えた昇圧回路
と、ダイオード３４を備え圧電アクチュエータ３５を充
電する方向にのみ電流を流す充電回路と、グランドされ
た抵抗３６を備えた放電回路とによって構成されている
。

充電操作では、端子３１に周波数及びデユーティが略一
定のパルスを印加してトランジスタ３２を導通させ、図
示のように実線矢印方向に直流電流を流して圧電アクチ
ュエータを充電する。放電操作では、充電の停止により
グランドされた抵抗３６を介して図示のように破線矢印
方向に圧電アクチュエータを放電させる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上述の従来の圧電アクチュエータの駆動装置で
は、充電中の圧電アクチュエータの実際の充電電圧とは
無関係に、周波数及びデユーティが一定のパルスを使用
して充電操作を行うため、すなわちソフトスタートでな
いため、充電始動時にトランジスタに直流大電流ＩＤが
流れてトランジスタが破損し易いという問題があった。

また、充電中の圧電アクチュエータの実際の充電電圧と
は無関係に、周波数及びデユーティが一定のパルスを使
用して充電操作を行うため、更に充電中も常に放電回路
の抵抗を介して放電しているため、充電効率すなわち駆
動効率が悪いという問題があった。

したがって、本発明の目的は、充電のソフトスタートが
可能で且つ充電効率が良い、圧電アクチュエータの駆動
装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） すなわち、本発明によれば、パルス入力を受けて直流電
圧を昇圧するための昇圧回路と、該昇圧回路で昇圧した
電圧で圧電アクチュエータを充電するための充電回路と
を備えた圧電アクチュエータの駆動装置において、入力
した充電パルス数に応じて入力パルスのデユーティを変
化させるためのデユーティ可変駆動回路を備えている、
ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置を提供
する。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明による圧電アクチュエータの駆動装置
の一実施例の構成を概略的に示す図である。図示の駆動
装置の構成のうち昇圧回路と充電回路は第３図に示す従
来の装置と基本的には同じであり、第３図の構成要素と
同様な構成要素には同じ参照番号が付されている。図示
の駆動装置が第３図に示す従来の装置と構成的に相違す
る点は、放電回路の抵抗３６が取り除かれている点と、
入力した充電パルス数に応じてデユーティを変化させる
ためのデユーティ可変駆動回路１を備えていることであ
る。

一般に、充電操作ではパルスの周波数又は周期を一定に
するが、この場合、充電電圧の上昇に応じてデユーティ
すなわちパルス幅の周期に対する割合を変化させて充電
操作を行った方が、充電電圧の変化と無関係にデユーテ
ィを一定にして充電操作を行うより、充電効率が向上す
る。そこで、特定の圧電アクチュエータに対して充電効
率が最も高くなるように、充電電圧に対する入力パルス
の最適デユーティを測定によって求めることができる。

換言すれば、入力した充電パルス数Ｎ（累積数）に対す
る最適パルス幅Ｔ又は最適デユーティを測定によって求
めることができる。従って、例えばＣＰＵ制御で充電操
作を行う場合に、予め測定して得た充電パルス数Ｎとパ
ルス幅Ｔとの関係をデユーティ可変駆動回路のメモリに
書き込んで記憶させておけば、入力した充電パルス数Ｎ
に応じてパルス幅Ｔを適宜変化させながら最適に充電操
作を行うことができる。

第２図を参照して、本発明の圧電アクチュエータの駆動
装置の動作を説明する。

第２図には、圧電アクチュエータの充電操作を効率よく
行うときの充電パルス数Ｎとパルス幅Ｔとの関係を模式
的に示している。まず、測定によって求めた充電パルス
数Ｎ１に対応する最適パルス幅Ｔ、に基づき、充電パル
ス数Ｎ、まではΔＴ１（＝Ｔ、／Ｎ＋）づつパルス幅を
増加させながら充電する。この充電パルス数Ｎ１までの
操作が、いわゆるソフトスタートに相当する。次いで、
充電パルス数Ｎ、までは一定のパルス幅Ｔ２で充電する
。

この操作は充電パルス数Ｎイまで繰り返される。

（効果） 以上説明したように、本発明の圧電アクチュエ−夕の駆
動装置では、充電効率が最も高くなるように入力した充
電パルス数に対する最適デユーティを測定によって予め
求め、その関係を記憶したデユーティ可変駆動回路によ
って、充電パルス数に応じてデユーティを変化させなが
ら充電操作を最適に行うことができるので、充電効率が
向上する。従って、乾電池のように電力の限られた消費
電源を使用して充電する場合に好適である。更に、小さ
なパルス幅から始めることが可能になるので、いわゆる
ソフトスタートが可能になり、充電開始時に直流大電流
が流れてトランジスタが破損するような危険を回避する
ことができ、装置の信頼性が著しく向上する。

第２図の充電パルス数Ｎとパルス幅Ｔとの関係は、メモ
リ上に表形式として記憶しても良いし、近似式を使用し
演算で求めても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による圧電アクチュエータの駆動装置
の実施例の構成を示す概略図であり、第２図は、圧電ア
クチュエータの充電操作を効率よく行うときの充電パル
ス数Ｎとパルス幅Ｔとの関係を模式的に示す図であり、 第３図は、従来の圧電アクチュエータの駆動装置の構成
を示す概略図である。 １・・・デユーティ可変駆動回路、 ３１・・・端子、 ３２・・・トランジスタ、 ３３・・・昇圧コイル、 ３４・・・ダイオード、 ３５・・・圧電アクチュエータ。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 周波数が略一定のパルス入力を受けて直流電圧を昇圧す
   るための昇圧回路と、該昇圧回路で昇圧した電圧で圧電
   アクチュエータを充電するための充電回路とを備えた圧
   電アクチュエータの駆動装置において、 入力した充電パルス数に応じて入力パルスのデューティ
   を変化させるためのデューティ可変駆動回路を備えてい
   る、ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。