JPH04125083A

JPH04125083A - 圧電アクチュエータの駆動装置

Info

Publication number: JPH04125083A
Application number: JP2244685A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tsutsui; 修筒井; Takao Yoshida; 孝雄吉田; Hidehiko Kuwabara; 桑原　英彦; Takanori Matsuno; 孝則松野; Masahito Ichimatsu; 一松　正仁
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1992-04-24

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放電を行う駆動装置
に関する。

（従来技術）圧電アクチュエータは、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Ｉ、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、更に充電中も常には放電回
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の良い、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、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、上記圧電アクチュエータの充電電圧を検出
するための電圧測定回路と、該電圧測定回路が検出した
圧電アクチュエータの充電電圧に応じて上記入力パルス
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
路と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、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大き
く相違する点は、圧電アクチュエータ３５の充電電圧を
検出するための電圧測定回路１と、該電圧測定回路が検
出した圧電アクチュエータの充電電圧に応じて上記入力
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２を備えていることである。

図示の駆動装置の充電回路にはダイオード３４と圧電ア
クチュエータ３５との間に充電用リレー３が付設されて
おり、圧電アクチュエータ３５の充電中、充電用リレー
３は接続状態におかれる。

図示の駆動装置は更に、圧電アクチュエータ３５の両端
に並列に接続された抵抗４及び５を備えている。２つの
抵抗４及び５の間には放電用リレー６が付設され、更に
ツェナーダイオード７が抵抗５と並列に接続されている
。従って、放電用リレー６を瞬時接続状態にすれば圧電
アクチュエータ３５は放電し、圧電アクチュエータ３５
の充電電圧は２つの抵抗４及び５によって分圧される。

例えば、抵抗４の抵抗値を２０ＭΩに抵抗５の抵抗値を
６８にΩに設定すれば、圧電アクチュエータの充電電圧
を約１／３００に分圧することができる。圧電アクチュ
エータの充電電圧最大値をＩＫＶとすると、分圧される
最大電圧は約３．３Ｖということになる。

２つの抵抗４及び５で分圧された電圧は、デユーティ可
変駆動回路２に入力される。デユーティ可変駆動回路２
は入力電圧から圧電アクチュエータ３５の充電電圧を検
知し、検知した充電電圧に応じて適当なデユーティを有
するパルスをトランジスタ３２に出力する。上述のよう
に、抵抗５には、例えば５ｖツエナーダイオード７が並
列に接続されているので、デユーティ可変駆動回路２は
５Ｖ以上の電圧が入力することがない。

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
操作を行った方か、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。

第２図に、充電電圧の上昇に応じてデユーティを漸増さ
せながら充電操作を行うときの充電電圧■と充電用パル
ス幅（時間）Ｔの関係を例示する。

本実施例では、乾電池を用い、容量６６ｎＦの圧電アク
チュエータを、周波数６．２５　ｋＨｚにて充電した。

その結果、パルス幅Ｔを充電電圧Ｖの上昇に応じて段階
的に増加させて充電操作を行った方が、デユーティを一
定にして充電する従来の方法に比して、充電効率が著し
く向上することを確認した。

（効果）以上説明したように、本発明の圧電アクチュエータの駆
動装置では、圧電アクチュエータの充電電圧の上昇に応
じてデユーティを変化させながら充電操作を行うことが
できるので、充電効率を最適にすることができる。従っ
て、乾電池のように消費電力の限られた電源を使用して
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１図において充放電リレー３．６を設けたが、これは
本実の必要要素ではなく、乾電池使用等での低電力消費
化を目的としている。よって用途によってはリレーを削
除しても良い。

また５Ｖツエナーダイオード７は保護用であり、必要に
応じて削除しても良（、あるいは更に他の部品を追加し
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、充電電
圧の上昇に応じてデユーティを漸増させながら充電操作
を行うときの充電電圧と充電用パルス幅の関係を示す図
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・・・電圧測定回路、２・・・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、３６・・・抵抗。第２図Ｔ第６図

Claims

【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、上記圧電アクチュエータの充電電圧を検出するための電
圧測定回路と、該電圧測定回路が検出した圧電アクチュ
エータの充電電圧に応じて上記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とを備えて
いることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。