JPH0523646A - 圧電振動子駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、圧電振動子駆動回路に関し、圧電
振動子の使用環境が変化して、そのインピーダンスが変
動した場合でも、圧電振動子に供給される電力が常に最
適な値となるようにすることを目的とする。 【構成】 圧電振動子ＴＤの共振周波数を追尾しなが
ら、該圧電振動子を駆動する圧電振動子駆動部２０と、
該圧電振動子駆動部２０の前段に設けたパルス幅制御
（ＰＷＭ）方式によるＤＣ−ＤＣコンバータ２１とから
成り、圧電振動子ＴＤに流れる電流をＤＣ−ＤＣコンバ
ータ２１へフィ−ドバックして、パルス幅制御部２３の
入力値とする。これにより圧電振動子に流れる電流が一
定となるようにパルス幅制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電振動子駆動回路に
関し、更に詳しくいえば、ボルト締めランジュバン振動
子（ＢＬＴ）、霧化器（加湿器、吸入器）用振動子、超
音波加工機用振動子等の圧電振動子を駆動する圧電振動
子駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の圧電振動子駆動回路例
（１）、図４は従来の圧電振動子駆動回路例（２）であ
る。

【０００３】図中、Ｄ１はクランプ用のダイオード、Ｔ
１はトランス、ＣＨはコイル（チョークコイル）、ＴＤ
は圧電振動子、Ｑ１はトランジスタ、Ｒ１〜Ｒ３は抵
抗、Ｗ１は１次巻線、Ｗ２は２次巻線、Ｗｒはリセット
巻線、Ｃはコンデンサ、ＩＮは入力端子、１，２は波形
整形器、３はＶＣＯ（電圧制御発振器）、４は同相比較
器、５はＩＣ（集積回路）を示す。

【０００４】また、２０は圧電振動子駆動部、２１はＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ、２２は電源、２３はパルス幅制御
部、２４は始動制御回路、２５は遅延回路、２６，２７
はスイッチ回路、ＣＨ２０はコイル、Ｄ２０はダイオー
ド、Ｃ２０，Ｃ２１はコンデンサ、Ｒ２０，Ｒ２１は抵
抗、ＶＲは手動電圧調整手段（可変抵抗）、ＳＷは電源
スイッチを示す。

【０００５】従来、ボルト締めランジュバン振動子、霧
化器用振動子、超音波加工機用振動子等には、圧電振動
子が使用されていた。前記圧電振動子の駆動回路として
は、各種の回路が知られているが、その内、圧電振動子
の変化に追従可能な圧電振動子駆動回路が知られてお
り、（例えば特開平１−２３９１７０号公報参照）、そ
の回路を図３に示す。

【０００６】この回路は、トランジスタＱ１をスイッチ
ング素子として用い、圧電振動子ＴＤの共振周波数に追
尾して駆動するものである。このため、圧電振動子ＴＤ
と直列に、適当な値のコイルＣＨを挿入し、圧電振動子
ＴＤの電圧、電流をほぼ正弦波とし、更に電流波形の位
相に着目して、駆動周波数の制御を行うものである。以
下図３に基づいてその概要を説明する。

【０００７】図示のように、位相比較手段としての同相
比較器４、及び制御発振器としてのＶＣＯ（電圧制御発
振器）３を一体回路化してＩＣ５とし、これによりＰＬ
Ｌル−プを構成する。

【０００８】また、２次巻線Ｗ２の両端の方形波電圧Ｖ
１の波形の位相を取り出すために、抵抗Ｒ１，Ｒ２で分
圧した電圧を波形整形器２に入力して波形整形した後、
同相比較器４に入力する。

【０００９】更に、圧電振動子ＴＤに流れる略正弦波の
電流Ｉ₁ の位相を取り出すために、抵抗Ｒ３の電圧を波
形整形器１に入力して波形整形した後、同相比較器４に
入力する。

【００１０】同相比較器４では、波形整形器１，２の出
力を入力して位相比較を行い、２つの位相が一致してい
れば、一定の基準電圧Ｖ_stをＶＣＯ３に出力し、前記位
相が不一致の場合には、Ｖ_st±△Ｖの電圧をＶＣＯ３に
出力する。

【００１１】ＶＣＯ３では、前記の電圧Ｖ_st、あるいは
Ｖ_st±△Ｖに応じて、その出力周波数を変化させ、この
ＶＣＯ３の出力でトランジスタＱ１をスイッチング制御
することにより、常に圧電振動子ＴＤの共振周波数に追
尾した制御を行うことができる。

【００１２】ところで、前記のような圧電振動子駆動回
路においては、圧電振動子ＴＤに加える電力をコント
ロールできないため、その出力もコントロールできな
い。入力端子ＩＮに印加する入力電圧が変動すると、
その影響を受けて圧電振動子の出力も変動してしまう。
圧電振動子ＴＤの入力電力をコントロールできないた
め、始動特性が悪い、等の問題点があった。

【００１３】そこで従来、前記のような問題点を解消し
たものとして、図４に示したような圧電振動子駆動回路
が提案されていた。以下図４に示した圧電振動子駆動回
路の概要を説明する。

【００１４】圧電振動子駆動部２０は、圧電振動子ＴＤ
の共振周波数に追尾しながら該圧電振動子を駆動するも
のであり、この圧電振動子駆動部２０の入力電圧とし
て、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧を用いる。

【００１５】今、電源スイッチＳＷをオンにすると、電
源２０がＤＣ−ＤＣコンバータ２１に印加して始動す
る。この始動により、パルス幅制御部２３では、ＤＣ−
ＤＣコンバータ２１の出力電圧であるコンデンサＣ２１
の電圧をフィードバックし、抵抗Ｒ２０，Ｒ２１及び手
動電圧調整手段ＶＲにより、分圧した電圧を入力して制
御を開始する。

【００１６】パルス幅制御部２３では、入力電圧を基準
電圧と比較しながらその出力パルス幅を制御し、この出
力パルスでスイッチ回路２７を制御する。スイッチ回路
２７が前記パルスで制御（オン／オフ）されると、ダイ
オードＤ２０に流れる電流が断続し、パルス電流となっ
てコンデンサＣ２１を充電する。

【００１７】このコンデンサＣ２１の充電電圧は、ＤＣ
−ＤＣコンバータ２１の出力電圧として、圧電振動子駆
動部２０に入力する。この時のＤＣ−ＤＣコンバータ２
１の出力電圧は一定値となるように制御される。

【００１８】ところでＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧
であるコンデンサＣ２１の出力電圧は、始動制御部２４
にも入力しており、この電圧で遅延回路２５を動作させ
る。このため、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の始動時から
遅延回路２５が遅延動作を開始し、遅延動作が終了する
までの所定時間の間、スイッチ回路２６を制御してパル
ス幅制御部２３の入力電圧を変化させる（Ｒ２０，Ｒ２
１，ＶＲ等の一部を短絡または解放）。

【００１９】この場合、パルス幅制御部２３では、出力
パルス幅が定常時よりも広くなるように制御を行う。そ
の後、上記遅延動作が終了すると、定常状態に戻る。こ
のようにすれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電
圧、すなわち圧電振動子駆動部２０の入力電圧は、始動
時には定常時よりも大きな電圧となる。その結果、圧電
振動子ＴＤには、始動時の一定時間の間は大電力を供給
し、その後定常状態の電力を供給できるから、起動特性
が向上する。

【００２０】また、可変抵抗ＶＲを手動調整すれば、パ
ルス幅制御部２３の入力電圧を変化させ、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータの出力電圧を変化させることができる。その結
果、圧電振動子に供給する電力を手動調整できる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上記図４に示したよう
な従来のものにおいては、次のような課題があった。 (1)従来の圧電振動子駆動回路においては、ＤＣ−ＤＣ
コンバータの出力電圧をフィ−ドバックして、ＰＷＭ制
御を行うことにより、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧
が一定となるように制御を行っていた。

【００２２】このため、圧電振動子の使用環境が変化し
た場合、該圧電振動子への供給電力が適切でなくなる。 (2)例えば、水中で使用していた圧電振動子を空気中へ
出したとすると、圧電振動子のインピーダンスが低くな
る。この場合、圧電振動子に流れる電流が大きくなり、
供給電力過剰となる。

【００２３】(3)圧電振動子に機械的負荷がかかった場
合は、圧電振動子のインピーダンスは大きくきなる。こ
の場合、圧電振動子に流れる電流が少なくなり、供給電
力が不足する（パワーダウン）。

【００２４】本発明は、このような従来の課題を解決
し、圧電振動子の使用環境が変化して、そのインピーダ
ンスが変動した場合でも、圧電振動子に供給される電力
が常に最適な値となるように制御することを目的とす
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
あり、図中、図３，図４と同符号は同一のものを示す。
また、２９はパワーコントロ−ル部、ＶＲは可変抵抗、
３０はスイッチ回路、３１は過電圧保護回路、３２は整
流平滑回路を示す。

【００２６】本発明は上記の課題を解決するため、次の
ように構成した。 (1)圧電振動子ＴＤの共振周波数を追尾しながら、該圧
電振動子を駆動する圧電振動子駆動部２０と、前記圧電
振動子駆動部の前段に設けたパルス幅制御（ＰＷＭ）方
式によるＤＣ−ＤＣコンバータ２１とから成り、前記Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータの直流出力電圧を圧電振動子駆動部
２０の入力電圧として用いた圧電振動子駆動回路であっ
て、圧電振動子ＴＤに流れる電流をフィ−ドバックして
入力値とし、該入力値を基準値と比較することにより、
ＤＣ−ＤＣコンバータのパルス幅制御を行うパルス幅制
御部２３を設け、前記パルス幅制御部２３の制御によ
り、圧電振動子ＴＤに流れる電流が一定となるようにし
た。

【００２７】(2)上記構成においてＤＣ−Ｄコンバータ
２１の出力電圧Ｖ₀ が過電圧になったことを検出して、
パルス幅制御部２３の入力値を変化させる過電圧保護回
路３１を設け、該過電圧保護回路３１での過電圧検出時
には、パルス幅制御部２３の制御により、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ２１の出力電圧を下げるようにした。

【００２８】(3)上記各構成において、パルス幅制御部
２３に入力する入力値を、手動調整可能なパワーコント
ロール部２９を設け、該パワーコントロール部２９の手
動調整により、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖ
₀ を変化させて、圧電振動子ＴＤへの供給電力を調整可
能にした。

【００２９】(4)上記各構成において、パルス幅制御部
２３の入力値を、始動時から所定時間のみ変化させる始
動制御回路２４を設け、始動時の短時間のみ、前記始動
制御回路２４によって、パルス幅制御部２３の入力値を
変化させることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出
力電圧を、定常時よりも高くするようにした。

【００３０】

【作用】上記構成に基づく本発明の作用を、図１を参照
しながら説明する。圧電振動子駆動部２０は、圧電振動
子ＴＤの共振周波数に追尾しながら、該圧電振動子を駆
動するものであり、この圧電振動子駆動部２０の入力電
圧として、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖ₀ を
用いる。

【００３１】電源スイッチＳＷをオンにすると、電源２
２がＤＣ−ＤＣコンバータ２１に印加して始動する。こ
の始動時には、始動制御回路２４の遅延回路２５によ
り、一定時間だけスイッチ回路２６をオンにしてパルス
幅制御部２３の入力値（入力電圧）を低くする。

【００３２】このため、パルス幅制御部２３では、スイ
ッチ回路２７をオン／オフ制御するための出力パルス幅
を広くして、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧を高
くする。

【００３３】その結果、圧電振動子ＴＤには、大きな電
力が供給される。その後、一定時間が経過すると、遅延
回路２５の出力により、スイッチ回路２６がオフとな
り、パルス幅制御部２３と切り離される。このようにし
て、圧電振動子ＴＤの始動特性を改善する。

【００３４】次に、定常運転時には、圧電振動子ＴＤに
流れる電流をＤＣ−ＤＣコンバータ２１へフィ−ドバッ
クし、フィ−ドバックした値をパルス幅制御部２３の入
力値として制御を行う。

【００３５】この場合、圧電振動子ＴＤに流れる電流
は、整流平滑回路３２で直流電圧に変換し、更にパワー
コントロール部２９で抵抗より分圧した後、パルス幅制
御部２３に入力する。

【００３６】パルス幅制御部２３では、圧電振動子ＴＤ
に流れる電流が小さくなると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２
１の出力電圧Ｖ₀ が高くなるように制御し、前記電流が
大きくなると、前記出力電圧Ｖ₀ が低くなるように制御
する。

【００３７】このようなパルス幅制御を行うことによ
り、圧電振動子ＴＤに流れる電流が一定となるようにす
ることができる。従って、圧電振動子ＴＤのインピーダ
ンスが変化したような場合でも、常に定電流で圧電振動
子を駆動することが可能となる。

【００３８】前記のようにして圧電振動子ＴＤを定電流
駆動することが可能となるが、パルス幅制御部２３の入
力値が極めて小さくなるか、または０になった場合に
は、パルス幅制御により、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の
出力電圧が極めて高くなる。

【００３９】このような過電圧状態になると、過電圧保
護回路３１が動作して、パルス幅制御部２３の入力値を
高くする。その結果、パルス幅制御部２３では、ＤＣ−
ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖ₀ が低くなるように制
御する。従って、一時的に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１
の出力電圧が過電圧となっても、直ちにその電圧を低く
して、回路を保護することができる。

【００４０】更に、圧電振動子ＴＤに供給する電力を手
動でコントロールしたい場合には、パワーコントロール
部２９の可変抵抗ＶＲを手動調整すればよい。この可変
抵抗ＶＲを調整すると、パルス幅制御部２３の入力値を
自由に可変できる。その結果ＤＣ−ＤＣコンバータ２１
の出力電圧Ｖ₀ を可変でき、圧電振動子ＴＤの供給電力
を手動調整することが可能となる。

【００４１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 （実施例の説明）図２は、本発明の実施例における圧電
振動子駆動回路を示した図である。

【００４２】図中、図１と同符号は同一のものを示す。
また、Ｂａはバッテリ、Ｑ２０，Ｑ２１はトランジス
タ、ＺＤは定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）、
Ｄ１，Ｄ２１，Ｄ２２はダイオード、Ｒ２０〜Ｒ２５は
抵抗、２８は定電圧制御部、２９はパワーコントロール
部、３０はスイッチ回路、３１は過電圧保護回路、３２
は整流平滑回路、Ｑ２２はトランジスタ（パワーＭＯＳ
ＦＥＴ）、ＩＮＶはインバ−タを示す。

【００４３】この実施例の圧電振動子駆動回路は、図２
に示したように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１と、圧電振
動子駆動部２０とで構成する。また、圧電振動子駆動部
２０には、圧電振動子ＴＤを接続すると共に、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ２１には、電源２２として、バッテリＢａ
を接続する。

【００４４】圧電振動子駆動部２０には、１次巻線Ｗ
１、２次巻線Ｗ２、リセット巻線Ｗｒを具備したトラン
スＴ１、コイルＣＨ、抵抗Ｒ３、ダイオードＤ１、スイ
ッチ回路３０、波形整形器１、ＩＣ５、平滑整流回路３
２を設ける。

【００４５】また、ＩＣ５には、ＶＣＯ３と同相比較器
４を設け、平滑整流回路３２にはダイオードＤ２２とコ
ンデンサＣ２３を設けると共に、スイッチ回路３０に
は、トランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２２を設け
る。

【００４６】圧電振動子駆動部２０の構成は、図３に示
した従来例と、ほぼ同様であるが、この実施例では、Ｖ
ＣＯ３の出力を、電圧位相信号として、同相比較器４に
入力している。

【００４７】即ち、ＶＣＯ３の出力は、スイッチ回路３
０をオン／オフ制御する信号であるから、この信号の位
相は、トランスＴ１の２次側電圧と同位相である。従っ
て、２次巻線Ｗ２から電圧位相信号を取り出すかわり
に、ＶＣＯ３の出力を用いても同じ制御ができることに
なる。

【００４８】また、抵抗Ｒ３の一端を平滑整流回路３２
に入力し、ダイオードＤ２２で整流した後、コンデンサ
Ｃ２３で平滑化して直流電圧に変換する。そして、コン
デンサＣ２３の直流電圧を、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１
へフィ−ドバックする。

【００４９】ＤＣ−ＤＣコンバータ２１には、パルス幅
制御部２３、パワーコントロール部２９、始動制御回路
２４、定電圧制御部２８、過電圧保護回路３１、スイッ
チ回路２７、ダイオードＤ２０、コイルＣＨ２０、コン
デンサＣ２０、Ｃ２１を設ける。

【００５０】また、始動電圧制御回路２４には、抵抗Ｒ
２２〜Ｒ２４、インバ−タＩＮＶ、トランジスタＱ２１
を設け、パワーコントロール部２９には抵抗Ｒ２０，Ｒ
２１、可変抵抗ＶＲを設け、更に、過電圧保護回路３１
には、定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）ＺＤ、
抵抗Ｒ２５、ダイオードＤ２１を設ける。

【００５１】前記パワーコントロール部２９には、圧電
振動子駆動部２０からフィ−ドバックされた電圧（圧電
振動子の駆動電流に比例した電圧）を入力し、入力電圧
を、可変抵抗ＶＲと抵抗Ｒ２１で分圧する。

【００５２】分圧した電圧は、抵抗Ｒ２０を介してパル
ス幅制御部２３に入力する。この場合、可変抵抗ＶＲ
は、利用者が手動調整できるようにしてあり、この抵抗
値を変えることにより、パルス幅制御部２３の入力電圧
を可変する。

【００５３】パルス幅制御部２３では、入力値（入力電
圧）を、基準値と比較して、その出力パルス幅を変化さ
せるパルス幅制御（ＰＷＭ）を行っており、該パルス幅
制御部２３の出力パルスで、スイッチ回路２７を構成す
るトランジスタＱ２０をスイッチング制御する。

【００５４】前記パルス幅制御（ＰＷＭ）では、入力値
（入力電圧）が小さい時は出力パルス幅を大きくし（オ
ンデューティを大にする）、入力値が大きければ、出力
パルス幅を小さくする（オンデューティを小さくする）
ように制御する。

【００５５】前記制御によりトランジスタＱ２０のオン
／オフ制御を行い、コンデンサＣ２１の端子に、ＤＣ−
ＤＣコンバータの出力電圧を発生するが、この出力電圧
Ｖ₀ は、前記出力パルス幅が大きければ大きくなり、出
力パルス幅が小さければ小さくなる。

【００５６】過電圧保護回路３１では、定電圧ダイオー
ドＺＤと抵抗Ｒ２５によって、ＤＣ−ＤＣコンバータ２
１の出力電圧Ｖ₀ の過電圧を検出しており、過電圧検出
時には、パルス幅制御部２３の入力値を大きくする。

【００５７】即ち、通常時には定電圧ダイオードＺＤに
電流が流れないが、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電
圧が過電圧になると、定電圧ダイオードＺＤに電流が流
れる。このため、抵抗Ｒ２５にも電流が流れる。

【００５８】この時抵抗Ｒ２５に発生する直流電圧は、
ダイオードＤ２１を介してパルス幅制御部２３に入力す
る。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧が
高い程、パルス幅制御部２３の入力電圧は大きくなる。

【００５９】始動制御回路２４には、抵抗Ｒ２４とコン
デンサＣ２２から成る遅延回路、インバ−タＩＮＶ、ト
ランジスタＱ２１、抵抗Ｒ２２〜Ｒ２４が設けられてお
り、前記遅延回路には、定電圧制御部２８の出力電圧
（定電圧）が印加するように構成されている。定電圧制
御部２８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖ₀
を入力して定電圧化し、前記遅延回路に定電圧を印加す
るものである。

【００６０】以下、実施例の動作を説明する。電源スイ
ッチＳＷをオン（閉）にすると、ＤＣ−ＤＣコンバータ
２１は動作を開始し、出力電圧Ｖ₀ を出力する。

【００６１】この場合、電源スイッチＳＷの投入時に
は、コンデンサＣ２２は放電された状態となっていて、
前記出力電圧Ｖ₀ が発生すると、定電圧制御部２８の出
力電圧（定電圧）によってコンデンサＣ２２が抵抗Ｒ２
４を介して充電を開始する。

【００６２】コンデンサＣ２２の充電初期には、インバ
ータＩＮＶに入力する電圧は小さいため、インバータＩ
ＮＶの出力電圧が大きくなって、トランジスタＱ２１を
オン状態にする。トランジスタＱ２１がオンになると、
パルス幅制御部２３の入力は、抵抗Ｒ２２を介して接地
された状態となる。この場合、抵抗Ｒ２２の抵抗値を極
めて小さくしておけば、パルス幅制御部２３の入力値は
極めて小さくなる。

【００６３】その後、コンデンサＣ２２が所定値まで充
電されると、インバータＩＮＶの出力電圧が小さくな
り、トランジスタＱ２１がオフとなる。このため、抵抗
Ｒ２２が開放状態となり、パルス幅制御部２３には、パ
ワーコントロール部２９からの電圧が入力するようにな
る。

【００６４】このように、始動時から所定時間経過後
（Ｒ２４，Ｃ２２の時定数で定まる時間）までは、トラ
ンジスタＱ２１がオンで、パルス幅制御部２３の入力値
（入力電圧）が小さく、その後の定常状態ではトランジ
スタＱ２１がオフで、パルス幅制御部２３の入力値は、
パワーコントロール部２９の出力電圧値となる。

【００６５】パルス幅制御部２３では、入力値（入力電
圧）を基準値と比較しながら出力パルスのパルス幅を制
御するが、入力電圧が小さい時は出力パルス幅が広くな
る（オンデューティを大にする）ようにし、入力電圧が
大きい時は出力パルス幅が狭くなるように制御を行う。

【００６６】そして、前記パルス幅が広いと、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ２１の出力電圧Ｖ₀が大きくなり、パルス
幅が狭いと出力電圧Ｖ₀ が小さくなる。従って、電源ス
イッチＳＷの投入初期（始動時）の所定時間内は、ＤＣ
−ＤＣコンバータの出力電圧Ｖ₀ が大きく、前記所定時
間経過後の定常状態では出力電圧Ｖ₀ は小さくなる。

【００６７】このため、圧電振動子ＴＤには、始動時の
短時間に大電力を供給し、その後の定常時には供給電力
を適正な値にまで下げるようにすることができる。定常
状態（定常運転時）には、圧電振動子ＴＤに流れる電流
（ほぼ正弦波状の電流）を検出して、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ２１へフィ−ドバックし、パルス幅制御部２３の入
力値として制御を行う。

【００６８】このフィ−ドバックを行うために、抵抗Ｒ
３の一端を整流平滑回路３２へ接続し、ダイオードＤ２
２で整流すると共に、コンデンサＣ２３で平滑化する。
コンデンサＣ２３から得られる直流電圧は、パワーコン
トロール部２９に入力し、ここで可変抵抗ＶＲと抵抗Ｒ
２１で分圧し、分圧した電圧を抵抗Ｒ２０を介してパル
ス幅制御部２３へ入力する。

【００６９】パルス幅制御部２３では、前記入力電圧を
基準値と比較してパルス幅制御を行い、その出力パルス
でトランジスタＱ２０をオン／オフ制御する。この場
合、パルス幅制御部２３の入力電圧は、圧電振動子ＴＤ
に流れる電流（駆動電流）に比例した値であるから、前
記電流を一定とするようにパルス幅制御を行う。

【００７０】例えば、圧電振動子ＴＤに流れる電流が小
さくなると、パルス幅制御部２３の入力電圧は小さくな
る。その結果、パルス幅制御部２３の出力パルス幅は広
くなり、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧Ｖ₀ を高く
し、圧電振動子ＴＤに流れる電流を増加させる。

【００７１】また逆に、圧電振動子ＴＤに流れる電流が
大きくなった場合には、パルス幅制御部２３の入力電圧
は大きくなるので、その出力パルス幅は狭くなる。その
結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖ₀ は低く
なり、圧電振動子ＴＤに流れる電流は小さくなる。

【００７２】このようなパルス幅制御を行うことによ
り、圧電振動子ＴＤに流れる電流が常に一定となるよう
にすることができる。また、パワーコントロール部２９
の可変抵抗ＶＲを、手動調整すれば、パルス幅制御部２
３の入力電圧が可変できる。その結果、ＤＣ−ＤＣコン
バータ２１の出力電圧Ｖ₀ を可変できるから、前記手動
調整により、圧電振動子ＴＤに供給する電力を制御でき
る。

【００７３】圧電振動子ＴＤに流れる電流は、前記のよ
うにして常に一定値となるように制御されるが、可変抵
抗ＶＲの調整時や、圧電振動子ＴＤを回路から取り外し
たような場合に、パルス幅制御部２３の入力電圧が急に
小さくなるか、または０になることがある。

【００７４】このような場合、パルス幅制御部２３で
は、出力パルス幅を広くして（オンデューティを大きく
して）ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧Ｖ₀ を高く
するように制御する。

【００７５】従って、この場合は、出力電圧Ｖ₀ が異常
に高くなり過電圧となる。この時、定電圧ダイオードＺ
Ｄがオンとなって電流を流し、抵抗Ｒ２５にも電流が流
れる。抵抗Ｒ２５に電流が流れると、その端子に電圧が
発生し、ダイオードＤ２１を介してパルス幅制御部２３
に入力する。このため、パルス幅制御部２３では、入力
電圧（この場合抵抗Ｒ２５に発生した電圧）が高くなっ
たので、その出力パルス幅を狭くする。

【００７６】従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力
電圧Ｖ₀ は、低くなるように制御される。前記出力電圧
Ｖ₀ が低くなり、定電圧ダイオードＺＤがオフ（電流を
流さない状態）になると、過電圧保護回路３１の出力は
なくなる。

【００７７】（他の実施例）以上実施例について説明し
たが、本発明は次のようにしても実施可能である。 (1)ＤＣ−ＤＣコンバータは、パルス幅制御方式のもの
であれば、他の回路でもよい。 (2)電源２２としては、バッテリでもよく、また交流電
源を用いてもよい。この場合、電源の種類に応じて、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータの回路を異なったものにする必要が
ある。

【００７８】(3)遅延回路２５は、抵抗とコンデンサの
直列回路以外にも、各種の遅延回路が適用可能である。 (4)スイッチ回路２６，２７，３０は、他のスイッチン
グ素子を用いた回路でもよい。 (5)手動電圧調整手段としては、可変抵抗ＶＲに限ら
ず、他の手段を用いてもよい。すなわち、パルス幅制御
部２３の入力電圧を手動で調整できるものならよい。

【００７９】(6)始動制御回路２４は、ＤＣ−ＤＣコン
バータ２１の内部に設けてもよいが、外部に設けてもよ
い。 (7)ＤＣ−ＤＣコンバータ２１と、圧電振動子駆動部２
０とは、一体化した回路としてもよく、また別の回路と
してもよい。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。 (1)圧電振動子のインピーダンスが変化した場合でも、
圧電振動子に流れる電流が常に一定となるように制御で
きる。

【００８１】(2)例えば、圧電振動子に加わる機械的な
負荷の変動によって、圧電振動子のインピーダンスが変
化する。このような場合でも、常に最適なパワーで圧電
振動子を駆動できる。

【００８２】(3)ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が極
めて高くなった場合（過電圧時）には、過電圧保護回路
により、パルス幅制御部の入力電圧を高くして、ＤＣ−
ＤＣコンバータの出力電圧を低くすることができる。従
って、過電圧による素子破壊等を防止できる。 (4) 圧電振動子に供給する電力を手動で調整可能であ
る。 (5）始動制御回路により、圧電振動子の起動特性を改善
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の実施例における圧電振動子駆動回路を
示した図である。

【図３】従来の圧電振動子駆動回路例（１）である。

【図４】従来の圧電振動子駆動回路例（２）である。

【符号の説明】

ＴＤ 圧電振動子 ２０ 圧電振動子駆動部 ２１ ＤＣ−ＤＣコンバータ ２２ 電源 ＳＷ 電源スイッチ ２３ パルス幅制御部 ２４ 始動制御部 ２５ 遅延回路 ＶＲ 可変抵抗（手動電圧調整手段） ２６，２７ スイッチ回路 ＣＨ２０ コイル Ｃ２０，Ｃ２１ コンデンサ Ｄ２０ ダイオード Ｒ２１ 抵抗

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電振動子（ＴＤ）の共振周波数を追尾
   しながら、該圧電振動子を駆動する圧電振動子駆動部
   （２０）と、 前記圧電振動子駆動部の前段に設けたパルス幅制御（Ｐ
   ＷＭ）方式によるＤＣ−ＤＣコンバータ（２１）とから
   成り、 前記ＤＣ−ＤＣコンバータの直流出力電圧を、圧電振動
   子駆動部（２０）の入力電圧として用いた圧電振動子駆
   動回路であって、 圧電振動子（ＴＤ）に流れる電流をフィ−ドバックして
   入力値とし、 該入力値を基準値と比較することにより、ＤＣ−ＤＣコ
   ンバータのパルス幅制御を行うパルス幅制御部（２３）
   を設け、 前記パルス幅制御部（２３）の制御により、圧電振動子
   （ＴＤ）に流れる電流が一定となるようにしたことを特
   徴とする圧電振動子駆動回路。
2. 【請求項２】 ＤＣ−ＤＣコンバータ（２１）の出力電
   圧が過電圧になったことを検出して、パルス幅制御部
   （２３）の入力値を変化させる過電圧保護回路（３１）
   を設け、 該過電圧保護回路（３１）での過電圧検出時には、 パルス幅制御部（２３）の制御により、ＤＣ−ＤＣコン
   バータ（２１）の出力電圧を下げることを特徴とした請
   求項１記載の圧電振動子駆動回路。
3. 【請求項３】 パルス幅制御部（２３）に入力する入力
   値を、手動調整可能なパワーコントロール部（２９）を
   設け、 該パワーコントロール部（２９）の手動調整により、Ｄ
   Ｃ−ＤＣコンバータ（２１）の出力電圧を変化させて、
   圧電振動子（ＴＤ）への供給電力を調整可能にしたこと
   を特徴とする請求項１または２記載の圧電振動子駆動回
   路。
4. 【請求項４】 パルス幅制御部（２３）の入力値を、始
   動時から所定時間のみ変化させる始動制御回路（２４）
   を設け、 始動時の短時間のみ、前記始動制御回路（２４）によっ
   て、パルス幅制御部（２３）の入力値を変化させること
   により、 ＤＣ−ＤＣコンバータ（２１）の出力電圧を、定常時よ
   りも高くすることを特徴とした請求項１、２、または３
   記載の圧電振動子駆動回路。