JPH07131087A - Piezoelectric element drive device - Google Patents

Piezoelectric element drive device

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Publication number
JPH07131087A
JPH07131087A JP5303384A JP30338493A JPH07131087A JP H07131087 A JPH07131087 A JP H07131087A JP 5303384 A JP5303384 A JP 5303384A JP 30338493 A JP30338493 A JP 30338493A JP H07131087 A JPH07131087 A JP H07131087A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charging
piezoelectric element
charge
commutation
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP5303384A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuto Nakamura
和人 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP5303384A priority Critical patent/JPH07131087A/en
Publication of JPH07131087A publication Critical patent/JPH07131087A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce the loss due to the discharge of electric charge of a piezoelectric element by comparing a displacement command value with the voltage of a first charging/discharging element and then controlling the direction of electric charge transfer between first and second charge/discharge elements according to polarity and the amount of transferred electric charge according to the level. CONSTITUTION:A displacement command value or a corresponding voltage is compared with the actual value of a first charge/discharge element 6b, the direction of electric charge transfer between first and second charge/discharge elements is selected according to the polarity of operation result, and then the amount of transferred electric charge is controlled by either commutation circuit 10 according to the level. When the displacement actual value of the piezoelectric element 6b is smaller than the displacement command value, electric charge is commutated from a charge/discharge element 6a to the piezoelectric element 6b for expanding the piezoelectric element 6b. When it is larger, electric charge is commutated from the piezoelectric element 6b to the charge/discharge element 6a to shrink the piezoelectric element 6b. Even if, for example, a power supply voltage and load fluctuate and the amount of displacement fluctuates, the displacement actual value of the piezoelectric element is finely subjected to feedback control and is precisely matched to the displacement command value, thus achieving drive with a small power.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は圧電素子駆動装置に関す
る。具体的にいうと、本発明は圧電素子を小電力で駆動
する圧電素子駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric element driving device. More specifically, the present invention relates to a piezoelectric element driving device that drives a piezoelectric element with low power.

【0002】[0002]

【背景技術とその問題点】圧電素子の伸張と圧縮を交互
に繰り返したり、複数の圧電素子を交互に駆動させたり
することがあるが、このような場合においても従来は、
駆動電源により圧電素子を充電して駆動し、作業終了後
には圧電素子を放電して元のように収縮させており、再
度圧電素子を駆動する場合には、再び駆動電源から圧電
素子に充電していた。
Background Art and Problems There are cases where expansion and compression of a piezoelectric element are alternately repeated, or a plurality of piezoelectric elements are alternately driven. In such a case, however, conventionally,
The piezoelectric element is charged and driven by the driving power supply, and after the work is completed, the piezoelectric element is discharged and contracted as before.When the piezoelectric element is driven again, the piezoelectric element is charged again from the driving power supply. Was there.

【0003】このような圧電素子の充放電の繰り返しに
よる電力消費の無駄を省き、圧電素子駆動装置を小型化
するために、本発明の出願人は、2つの圧電素子間(も
しくは、圧電素子とコンデンサ間)で電荷を転流させる
ことにより、圧電素子駆動用の電荷を繰り返し使用でき
るようにすることを考えた。この圧電素子駆動装置は、
特願平4−292209号として出願されている。
In order to reduce waste of power consumption due to repeated charging / discharging of the piezoelectric element and to reduce the size of the piezoelectric element driving apparatus, the applicant of the present invention has found that the piezoelectric element drive device is arranged between two piezoelectric elements (or between the piezoelectric elements). It was considered that the electric charge for driving the piezoelectric element can be repeatedly used by commuting the electric charge between the capacitors. This piezoelectric element drive device
It has been filed as Japanese Patent Application No. 4-292209.

【0004】この圧電素子駆動装置は、インパルス共振
型の駆動方式を採用しているため、プレス装置などのよ
うに瞬時的な変位量と変位速度が要求される場合におい
ては有効であるが、外乱などの負荷変動があると、一定
の変位を保持することができない。
Since this piezoelectric element driving apparatus employs an impulse resonance type driving method, it is effective in the case where a momentary displacement amount and displacement speed are required such as in a press machine, but it is effective for disturbance. If there is a load fluctuation such as, it is not possible to maintain a constant displacement.

【0005】そこで、外乱などの負荷変動に対して一定
の変位を保持する必要のある用途においては、圧電素子
と基準キャパシタ間で相互に電荷を転送できるようにす
ると共に補助充電電源から基準キャパシタへ補助充電を
行なえるようにし、補助充電によって電荷転送後の基準
キャパシタ電圧と補助充電電源の電圧を精密に一致させ
て電圧調整を行ない、一定電圧に制御された基準キャパ
シタから圧電素子へ電荷を転流させて圧電素子を伸張さ
せる方法が考えられる。
Therefore, in applications where it is necessary to maintain a constant displacement with respect to load fluctuations such as disturbances, it is possible to transfer charges mutually between the piezoelectric element and the reference capacitor, and at the same time from the auxiliary charging power source to the reference capacitor. Auxiliary charging can be performed, and the voltage of the reference capacitor after charge transfer and the voltage of the auxiliary charging power source are precisely matched by the auxiliary charging to adjust the voltage, and the charge is transferred from the reference capacitor controlled to a constant voltage to the piezoelectric element. A method of causing the piezoelectric element to flow can be considered.

【0006】しかし、この方法では、補助充電を利用
するため、負荷変動などに対する圧電素子の変位量の微
妙な応答が不可能である、指令値が電圧を低下させる
方向へ変化した場合、即応が困難である、電圧を低下
させる場合、放電による回路を付加すれば電力を消費す
ることになり、省エネルギー効果が低減する、という欠
点があった。
However, in this method, since the auxiliary charge is used, it is impossible to make a delicate response of the displacement amount of the piezoelectric element to a load change. It is difficult to reduce the voltage, and if a circuit for discharging is added, power will be consumed and the energy saving effect will be reduced.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、圧電素子の電圧や変位量をフィードバックし、
その値を一定期間保持する用途において、圧電素子の電
荷を放電によってなるべく損失することなく、低消費電
力で駆動できるようにすることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the drawbacks of the above-mentioned conventional examples, and an object thereof is to feed back the voltage or displacement amount of a piezoelectric element,
In an application where the value is held for a certain period, it is possible to drive the piezoelectric element with low power consumption without losing electric charge as much as possible by discharge.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の圧電素子駆動装
置は、少なくとも第1の充放電素子が圧電素子からなる
第1及び第2の充放電素子と、第1の充放電素子から第
2の充放電素子へ電荷を転流させるための転流回路と、
第2の充放電素子から第1の充放電素子へ電荷を転流さ
せるための転流回路と、駆動源から第2の充放電素子に
充電させるための充電回路と、変位指令値又は変位指令
値に対応する電圧と第1の充放電素子の実際値とを比較
演算する手段と、前記演算結果の極性に応じて第1及び
第2の充放電素子間の電荷転送方向を選択する手段と、
前記演算結果の大きさに応じていずれかの前記転流回路
による転送電荷量を制御する手段とを備えたことを特徴
としている。
A piezoelectric element driving apparatus according to the present invention comprises first and second charging / discharging elements in which at least a first charging / discharging element is a piezoelectric element, and first to second charging / discharging elements. A commutation circuit for commutating charges to the charge / discharge element of
A commutation circuit for commutating charges from the second charging / discharging element to the first charging / discharging element, a charging circuit for charging the second charging / discharging element from the driving source, a displacement command value or a displacement command. A means for comparing and calculating the voltage corresponding to the value and the actual value of the first charge / discharge element; and a means for selecting the charge transfer direction between the first and second charge / discharge elements according to the polarity of the calculation result. ,
And a means for controlling the transfer charge amount by any one of the commutation circuits according to the magnitude of the calculation result.

【0009】また、上記圧電素子駆動装置においては、
前記充電回路から第2の充放電素子への充電の要否を判
断する手段を備えていてもよい。
Further, in the above piezoelectric element driving device,
Means may be provided for determining whether charging of the second charge / discharge element from the charging circuit is necessary.

【0010】また、上記圧電素子駆動装置としては、間
欠的に第1の信号を発生する手段と、第1の信号から一
定時間遅延して第2の信号を発生する手段と、前記転流
回路に流れる転流電流の電流値が一定値に到達したこと
を検出して第3の信号を発生する手段と、第1の信号に
よって第2の充放電素子から第1の充放電素子への転流
動作を開始させ、第2もしくは第3の信号によって第2
の充放電素子からの転流動作を停止させる手段と、少な
くとも第1の信号と第2の信号との間で第3の信号が発
生しない場合には、第2の充放電素子に充電を行なわせ
る手段とを備えたものであってもよい。
As the piezoelectric element driving device, means for intermittently generating the first signal, means for delaying the first signal for a certain period of time to generate the second signal, and the commutation circuit Means for generating a third signal by detecting that the current value of the commutation current flowing through the capacitor reaches a constant value, and a transfer from the second charge / discharge element to the first charge / discharge element by the first signal. Flow operation is started, and the second or third signal
And a means for stopping the commutation operation from the charging / discharging element, and charging the second charging / discharging element when the third signal is not generated at least between the first signal and the second signal. It may be provided with a means for making it.

【0011】また、上記圧電素子駆動装置は、前記転流
回路が複数回の転流動作によって第2の充放電素子から
第1の充放電素子へ電荷を転流させるものであって、前
記比較演算手段により評価された第1の充放電素子の指
令値と実際値との比較結果に応じて前記転流動作の周期
を次第に変化させるようにしたものであってもよい。
In the piezoelectric element driving device, the commutation circuit diverts charges from the second charging / discharging element to the first charging / discharging element by a plurality of commutation operations. The cycle of the commutation operation may be gradually changed according to the result of comparison between the command value and the actual value of the first charge / discharge element evaluated by the calculation means.

【0012】さらに、上記圧電素子駆動装置において
は、第2の充放電素子をコンデンサとしても良く、圧電
素子としても良い。
Further, in the above piezoelectric element driving device, the second charge / discharge element may be a capacitor or a piezoelectric element.

【0013】[0013]

【作用】本発明の圧電素子駆動装置にあっては、変位指
令値又は変位指令値に対応する電圧と第1の充放電素子
の実際値とを比較演算する手段と、前記演算結果の極性
に応じて第1及び第2の充放電素子間の電荷転送方向を
選択する手段と、前記演算結果の大きさに応じていずれ
かの前記転流回路による転送電荷量を制御する手段とを
備えているので、第1の充放電素子の変位実際値が変位
指令値よりも小さい場合には第2の充放電素子から第1
の充放電素子へ電荷を転流させて第1の充放電素子を伸
張させることができ、逆に、第1の充放電素子の変位実
際値が変位指令値よりも大きい場合には第1の充放電素
子から第2の充放電素子へ電荷を転流させて第1の充放
電素子を収縮させることができる。従って、電源電圧の
変動や負荷変動、外乱による変位量の変動等があって
も、第1の充放電素子の変位実際値を微妙にフィードバ
ック制御して精密に変位指令値と一致させることができ
る。
In the piezoelectric element driving device of the present invention, the displacement command value or the voltage corresponding to the displacement command value is compared with the actual value of the first charge / discharge element, and the polarity of the calculation result is used. A means for selecting a charge transfer direction between the first and second charge / discharge elements according to the above, and a means for controlling the transfer charge amount by any one of the commutation circuits according to the size of the calculation result. Therefore, when the actual displacement value of the first charging / discharging element is smaller than the displacement command value,
The charge can be transferred to the charging / discharging element of No. 1 to expand the first charging / discharging element, and conversely, if the actual displacement value of the first charging / discharging element is larger than the displacement command value, The charge can be transferred from the charge / discharge element to the second charge / discharge element to contract the first charge / discharge element. Therefore, even if there is a change in the power supply voltage, a change in the load, a change in the displacement amount due to disturbance, etc., the actual displacement value of the first charging / discharging element can be finely feedback-controlled to precisely match the displacement command value. .

【0014】また、第2の充放電素子に充電するための
充電回路を備えているので、第1の充放電素子への転流
電流が不足することがなく、第2の充放電素子には第1
の充放電素子に充電するための必要電荷を確保させるこ
とができる。
Further, since the charging circuit for charging the second charging / discharging element is provided, the commutation current to the first charging / discharging element does not become insufficient, and the second charging / discharging element does not. First
It is possible to secure necessary charges for charging the charging / discharging element.

【0015】また、上記圧電素子駆動装置に充電回路か
ら第2の充放電素子への充電の要否を判断する手段を備
えていれば、第2の充放電素子の充電量が不足した場合
には、速やかに充電回路から第2の充放電素子へ充電さ
せることができ、第2の充放電素子から第1の充放電素
子への転流電流が不足することがない。
Further, if the piezoelectric element driving device is provided with a means for judging the necessity of charging the second charging / discharging element from the charging circuit, when the charge amount of the second charging / discharging element is insufficient. Can quickly charge the second charging / discharging element from the charging circuit, and the commutation current from the second charging / discharging element to the first charging / discharging element does not become insufficient.

【0016】また、複数回の転流動作によって第2の充
放電素子から第1の充放電素子へ電荷を転流させるよう
にした圧電素子駆動装置にあっては、1回の転流動作に
よって第1の充放電素子にフル充電する必要がなく、第
1の充放電素子が指令値となるまで何回にも分けて第1
の充放電素子に電荷を転流させることができるので、第
2の充放電素子や当該素子に補助充電するための直流電
源に第1の充放電素子の駆動電圧よりも電圧の低いもの
を用いることができる。従って、小型の充電回路ないし
直流電源を用いることができ、圧電素子駆動装置を小型
軽量化することができる。
Further, in the piezoelectric element drive device in which the charges are communicated from the second charge / discharge element to the first charge / discharge element by a plurality of commutation operations, the commutation operation is performed once. It is not necessary to fully charge the first charging / discharging element, and the first charging / discharging element is divided into several times until the command value is reached.
Since a charge can be transferred to the second charging / discharging element, a DC power supply having a voltage lower than the driving voltage of the first charging / discharging element is used for the second charging / discharging element or a DC power supply for auxiliary charging the element. be able to. Therefore, a small charging circuit or a DC power supply can be used, and the piezoelectric element driving device can be made small and lightweight.

【0017】さらに、間欠的に第1の信号を発生する手
段と、転流回路に流れる転流電流の電流値が一定値に到
達したことを検出して第3の信号を発生する手段と、第
1の信号によって第2の充放電素子から第1の充放電素
子への転流動作を開始させ、第3の信号によって第2の
従放電素子からの転流動作を停止させる手段とを備えた
ものでは、転流電流のピーク値を一定にすることができ
るので、転流回路に用いられているスイッチング素子の
利用率を向上させることができる。しかも、第1のパル
ス信号から一定時間遅延して第2の信号を発生させ、第
3の信号が発生しない場合には、第2の信号で転流動作
を停止させ、第2の充放電素子に補助充電を行なわせる
ようにしているので、転流電流のピーク値が低下した場
合には、直ちに第2の充放電素子に補助充電して転流電
流のピーク値を再び一定値に戻すことができる。
Further, means for intermittently generating the first signal, and means for detecting that the current value of the commutation current flowing in the commutation circuit has reached a constant value and generating the third signal. Means for starting the commutation operation from the second charge / discharge element to the first charge / discharge element by the first signal and stopping the commutation operation from the second sub-discharge element by the third signal. In such a case, since the peak value of the commutation current can be made constant, the utilization factor of the switching element used in the commutation circuit can be improved. Moreover, when the second signal is generated with a certain time delay from the first pulse signal and the third signal is not generated, the commutation operation is stopped by the second signal, and the second charge / discharge element is generated. When the peak value of the commutation current drops, the second charging / discharging element should be immediately auxiliary charged to return the peak value of the commutation current to a constant value again. You can

【0018】さらに、複数回の転流動作によって第1の
充放電素子に転流させる場合において、第1の充放電素
子の変位実際値とその変位指令値との比較結果に応じて
前記転流動作の周期を次第に変化させるようにし、例え
ば転流動作の周期を変位実際値と変位指令値との差に反
比例させれば、変位実際値と変位指令値との差が大きい
場合でも第1の充放電素子を指令値まで速やかに変位さ
せることができる。
Furthermore, when commutating to the first charging / discharging element by a plurality of commutation operations, the commutation is performed according to the result of comparison between the actual displacement value of the first charging / discharging element and its displacement command value. If the cycle of the operation is gradually changed and, for example, the cycle of the commutation operation is inversely proportional to the difference between the actual displacement value and the displacement command value, even if the difference between the actual displacement value and the displacement command value is large, the first The charge / discharge element can be quickly displaced to the command value.

【0019】[0019]

【実施例】〔第1実施例〕図1は本発明の一実施例によ
る圧電素子駆動装置Aを示す主回路接続図である。この
圧電素子駆動装置Aにおいては、ダイオード9aのカソ
ード及びMOSFET8aのドレインを接続した直列接
続回路と、還流ダイオード5aと、基準キャパシタ6a
とが、それぞれダイオード9aのアノードと、還流ダイ
オード5aのカソードと、基準キャパシタ6aの正極側
(但し、基準キャパシタ6aが無極性の場合は、極性は
無視できる。)とを接続するように3並列接続されてい
る。同様に、ダイオード9bのカソード及びMOSFE
T8bのドレインを接続した直列接続回路と、還流ダイ
オード5bと、圧電素子6bとが、それぞれダイオード
9bのアノードと、還流ダイオード5bのカソードと、
圧電素子6bの正極側とを接続するように3並列接続さ
れている。この2つの3並列接続回路は、MOSFET
8a,8bのソース同志を互いに接続するように直列接
続されている。サイリスタ3aのアノードと転流ダイオ
ード4aのカソードとを接続するように逆並列接続され
たサイリスタ3aと転流ダイオード4aとからなるアー
ムは、サイリスタ3aのカソード側をダイオード9aの
アノードに接続され、同様に、サイリスタ3bのアノー
ドと転流ダイオード4bのカソードとを接続するように
逆並列接続されたサイリスタ3bと転流ダイオード4b
とからなるアームは、サイリスタ3bのカソード側をダ
イオード9bのアノードに接続されている。さらに、こ
の2つの逆並列接続アーム同志は転流ダイオード4a,
4bのカソード同志をインダクタ2によって接続されて
閉回路を構成されており、この閉回路によって転流回路
10が構成されている。
[First Embodiment] FIG. 1 is a main circuit connection diagram showing a piezoelectric element driving device A according to an embodiment of the present invention. In this piezoelectric element driving device A, a series connection circuit in which the cathode of the diode 9a and the drain of the MOSFET 8a are connected, the free wheeling diode 5a, and the reference capacitor 6a.
And 3 are connected in parallel so as to connect the anode of the diode 9a, the cathode of the free wheeling diode 5a, and the positive electrode side of the reference capacitor 6a (however, when the reference capacitor 6a has no polarity, the polarity can be ignored). It is connected. Similarly, the cathode of the diode 9b and the MOSFE
The series connection circuit in which the drain of T8b is connected, the free wheeling diode 5b, and the piezoelectric element 6b are respectively an anode of the diode 9b, a cathode of the free wheeling diode 5b, and
Three parallel connections are made so as to connect to the positive electrode side of the piezoelectric element 6b. These two 3 parallel connection circuits are MOSFET
The sources 8a and 8b are connected in series so as to connect the sources to each other. An arm composed of a thyristor 3a and a commutation diode 4a, which are connected in anti-parallel so as to connect the anode of the thyristor 3a and the cathode of the commutation diode 4a, has the cathode side of the thyristor 3a connected to the anode of the diode 9a. Then, the thyristor 3b and the commutation diode 4b are connected in anti-parallel so as to connect the anode of the thyristor 3b and the cathode of the commutation diode 4b.
The arm made of is connected to the anode of the diode 9b at the cathode side of the thyristor 3b. Furthermore, these two antiparallel connection arms are commutating diodes 4a,
The cathodes of 4b are connected by the inductor 2 to form a closed circuit, and the closed circuit forms the commutation circuit 10.

【0020】3並列接続回路同志の接続点、すなわちM
OSFET8a,8bのソース同志の接続点は、直流電
源1、充電電流制限抵抗11、保護ヒューズ12、及び
充電サイリスタ7を介して基準キャパシタ6aの正極側
に接続されており、これによって閉じた充電回路13が
構成されている。
3 parallel connection circuits Connection points of the same, ie, M
The connection points between the sources of the OSFETs 8a and 8b are connected to the positive electrode side of the reference capacitor 6a via the DC power supply 1, the charging current limiting resistor 11, the protective fuse 12, and the charging thyristor 7, and the closed charging circuit is thereby formed. 13 are configured.

【0021】転流回路10に流れる電流は、インダクタ
2とサイリスタ3bとの間に設けられた計器用変流器
(CT)等の電流検出器14によって検出できるように
なっており、電流検出器14によって検出された電流値
は電流検出・比較回路15を通して制御回路16へ出力
される。
The current flowing in the commutation circuit 10 can be detected by a current detector 14 such as an instrument current transformer (CT) provided between the inductor 2 and the thyristor 3b. The current value detected by 14 is output to the control circuit 16 through the current detection / comparison circuit 15.

【0022】また、サイリスタ3a、3b及び充電サイ
リスタ7のゲートは、サイリスタゲート駆動回路17を
介して制御回路16によってターンオンのタイミングを
制御される。同様に、MOSFET8a,8bのゲート
は、MOSFETゲート駆動回路18を介して制御回路
16によってオン、オフ制御されている。
Further, the gates of the thyristors 3a and 3b and the charging thyristor 7 are controlled by the control circuit 16 through the thyristor gate drive circuit 17 in the turn-on timing. Similarly, the gates of the MOSFETs 8 a and 8 b are on / off controlled by the control circuit 16 via the MOSFET gate drive circuit 18.

【0023】図2は上記制御回路16の構成を示す回路
図、図3(a)〜(n)は圧電素子6bの変位実際値L
が変位指令値Liよりも小さい場合における当該制御回
路16の各部の動作波形を示す波形図である。三角波発
生器25からは、図3(a)に示すような三角波状のキ
ャリア信号(電圧信号)Saが連続的に出力されてい
る。入力装置等から入力された変位指令値Liと変位検
出器21で検出された圧電素子6bの変位実際値Lと
は、加え合わせ点22で比較演算された後、ゲイン調整
器23に入力される。ゲイン調節器23からは圧電素子
6bの変位指令値Liと変位実際値Lとの偏差(Li−
L)に比例した電圧信号(以下、偏差信号という)So
が出力されている(従って、変位実際値L及び変位指令
値Liは、圧電素子6bの電圧実際値Vp及び電圧指令値
Vpiで置き換えてもよい)。ゼロクロスコンパレータ2
6の第1の入力には三角波発生器25の出力が接続され
ており、ゼロクロスコンパレータ26の第2の入力には
ゼロ電位(0V)27が接続されている。ゼロクロスコ
ンパレータ26では、キャリア信号Saとゼロ電位27
とを比較することにより、図3(b)に示すような基準
パルス信号Sbが生成され、キャリア信号Sa>0の区間
でHレベルとなるようにゼロクロスコンパレータ26か
ら基準パルス信号Sb(デューティー比50%)が出力
されている。また、コンパレータ24の第1の入力には
ゲイン調整器23の出力が接続されており、コンパレー
タ24の第2の入力には三角波発生器25の出力が接続
されている。コンパレータ24ではキャリア信号Saと
偏差信号Soとが比較され、図3(c)に示すように、
キャリア信号Sa>偏差信号Soの区間でHレベルとなる
ようにコンパレータ24からパルス信号Scが出力され
る。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the control circuit 16, and FIGS. 3 (a) to 3 (n) are actual displacement values L of the piezoelectric element 6b.
6 is a waveform diagram showing operation waveforms of respective parts of the control circuit 16 when is smaller than a displacement command value Li. From the triangular wave generator 25, a triangular wave carrier signal (voltage signal) Sa as shown in FIG. 3A is continuously output. The displacement command value Li input from the input device or the like and the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b detected by the displacement detector 21 are compared and calculated at the addition point 22, and then input to the gain adjuster 23. . From the gain adjuster 23, the deviation (Li−−) between the displacement command value Li of the piezoelectric element 6b and the actual displacement value L
Voltage signal proportional to L) (hereinafter referred to as deviation signal) So
Is output (therefore, the actual displacement value L and the displacement command value Li may be replaced with the actual voltage value Vp and the voltage command value Vpi of the piezoelectric element 6b). Zero cross comparator 2
The output of the triangular wave generator 25 is connected to the first input of 6, and the zero potential (0V) 27 is connected to the second input of the zero-cross comparator 26. In the zero cross comparator 26, the carrier signal Sa and the zero potential 27
3B is generated, a reference pulse signal Sb as shown in FIG. 3B is generated, and the reference pulse signal Sb (duty ratio 50 %) Is output. The output of the gain adjuster 23 is connected to the first input of the comparator 24, and the output of the triangular wave generator 25 is connected to the second input of the comparator 24. The comparator 24 compares the carrier signal Sa with the deviation signal So, and as shown in FIG.
The pulse signal Sc is output from the comparator 24 so that it becomes H level in the interval of carrier signal Sa> deviation signal So.

【0024】前記コンパレータ24から出力されたパル
ス信号Scは、立ち上がりトリガタイプ及び立ち下がり
トリガタイプの各モノステーブルマルチバイブレータ2
8,29に入力されると共に、AND演算素子31の第
1の入力に接続されたNOT演算素子30及びAND演
算素子32の第1の入力に接続されている。さらに、各
モノステーブルマルチバイブレータ28,29の出力は
それぞれAND演算素子33の第2の入力及びAND演
算素子35の第1の入力に接続されている。前記ゼロク
ロスコンパレータ26から出力された基準パルス信号S
bは、立ち上がりトリガタイプ及び立ち下がりトリガタ
イプの各モノステーブルマルチバイブレータ36,37
に入力されると共に、AND演算素子35の第2の入力
に接続されたNOT演算素子34及びAND演算素子3
3の第1の入力に接続されている。さらに、各モノステ
ーブルマルチバイブレータ36,37の出力はそれぞれ
AND演算素子31,32の各第2の入力に接続されて
いる。また、前記AND演算素子31の出力は充電開始
トリガ信号Pcsとして、また、AND演算素子33の出
力は充電終了トリガ信号Pceとして、それぞれ充電パル
ス制御回路38に入力されている。同時に、AND演算
素子31の出力はサイリスタゲート駆動回路17に接続
され、サイリスタ3bにトリガ信号を出力する。AND
演算素子32の出力は放電開始トリガ信号Pdsとして、
また、AND演算素子35の出力は放電終了トリガ信号
Pdeとして、それぞれ放電パルス制御回路39に入力さ
れている。同時に、AND演算素子32の出力はサイリ
スタゲート駆動回路17に接続され、サイリスタ3aに
トリガ信号を出力する。
The pulse signal Sc output from the comparator 24 is a rising trigger type and falling trigger type monostable multivibrator 2 respectively.
The input terminals 8 and 29 are connected to the first inputs of the NOT operation element 30 and the AND operation element 32 which are connected to the first input of the AND operation element 31. Further, the outputs of the monostable multivibrators 28 and 29 are connected to the second input of the AND operation element 33 and the first input of the AND operation element 35, respectively. Reference pulse signal S output from the zero-cross comparator 26
b is a rising trigger type and a falling trigger type monostable multivibrator 36, 37.
Is input to the AND operation element 35 and is connected to the second input of the AND operation element 35.
3 to the first input. Further, the outputs of the monostable multivibrators 36 and 37 are connected to the second inputs of the AND operation elements 31 and 32, respectively. The output of the AND operation element 31 is input to the charge pulse control circuit 38 as the charge start trigger signal Pcs, and the output of the AND operation element 33 is input to the charge pulse control circuit 38. At the same time, the output of the AND operation element 31 is connected to the thyristor gate drive circuit 17 and outputs a trigger signal to the thyristor 3b. AND
The output of the arithmetic element 32 is the discharge start trigger signal Pds,
The output of the AND operation element 35 is input to the discharge pulse control circuit 39 as the discharge end trigger signal Pde. At the same time, the output of the AND operation element 32 is connected to the thyristor gate drive circuit 17 and outputs a trigger signal to the thyristor 3a.

【0025】しかして、モノステーブルマルチバイブレ
ータ36からは基準パルス信号Sbの立ち上がり時に充
電開始トリガ信号Pcsの元になるトリガパルスが出力さ
れ、モノステーブルマルチバイブレータ28からはパル
ス信号Scの立ち上がり時に充電終了トリガ信号Pceの
元になるトリガパルスが出力され、また、モノステーブ
ルマルチバイブレータ37からは基準パルス信号Sbの
立ち下がり時に放電開始トリガ信号Pdsの元になるトリ
ガパルスが出力され、モノステーブルマルチバイブレー
タ29からはパルス信号Scの立ち下がり時に放電終了
トリガ信号Pdeの元になるトリガパルスが出力される。
AND演算素子31,32,33,35及びNOT演算
素子30,34からなる論理回路58は、偏差(Li−
L)>0の場合と偏差(Li−L)<0の場合とで異な
った働きをする。偏差(Li−L)>0の場合には、図
3(b)(c)に示すようにパルス信号Scのパルス幅
は基準パルス信号Sbのパルス幅よりも狭くて基準パル
ス信号Sbの区間内に含まれているので、モノステーブ
ルマルチバイブレータ37,29から出力される放電開
始トリガ信号Pdsの元になるトリガパルス及び放電終了
トリガ信号Pdeの元になるトリガパルスは論理回路58
でカットされて論理回路58から出力されない。しか
し、モノステーブルマルチバイブレータ36,28から
信号が出力されると、論理回路58のAND演算素子3
1及び33から充電パルス制御回路38へそれぞれ充電
開始トリガ信号Pcs及び充電終了トリガ信号Pceが出力
される(図3(d)(e))。また、AND演算素子3
1から充電開始トリガ信号Pcsが出力されると、サイリ
スタ3bがターンオンされる。逆に、偏差(Li−L)
<0の場合(図5(b)(c)参照)には、パルス信号
Scのパルス幅は基準パルス信号Sbのパルス幅よりも広
くて基準パルス信号Sbの区間を含んでいるので、モノ
ステーブルマルチバイブレータ36,28から出力され
る充電開始トリガ信号Pcsの元になるトリガパルス及び
充電終了トリガ信号Pceの元になるトリガパルスは論理
回路58でカットされて論理回路58から出力されな
い。しかし、モノステーブルマルチバイブレータ37,
29から信号が出力されると、論理回路58のAND演
算素子32,35から放電パルス制御回路39へそれぞ
れ放電開始トリガ信号Pds及び放電終了トリガ信号Pde
が出力される。また、AND演算素子32から放電開始
トリガ信号Pdsが出力されると、サイリスタ3aがター
ンオンされる。
Therefore, the monostable multivibrator 36 outputs a trigger pulse which is the basis of the charging start trigger signal Pcs at the rising of the reference pulse signal Sb, and the monostable multivibrator 28 ends the charging at the rising of the pulse signal Sc. A trigger pulse that is the source of the trigger signal Pce is output, and a trigger pulse that is the source of the discharge start trigger signal Pds is output from the monostable multivibrator 37 when the reference pulse signal Sb falls, and the monostable multivibrator 29 is used. Outputs a trigger pulse which is a source of the discharge end trigger signal Pde when the pulse signal Sc falls.
The logic circuit 58 including the AND operation elements 31, 32, 33, 35 and the NOT operation elements 30, 34 has a deviation (Li-
It works differently when L)> 0 and when deviation (Li-L) <0. When the deviation (Li-L)> 0, as shown in FIGS. 3B and 3C, the pulse width of the pulse signal Sc is narrower than the pulse width of the reference pulse signal Sb and within the section of the reference pulse signal Sb. Therefore, the trigger pulse that is the source of the discharge start trigger signal Pds and the trigger pulse that is the source of the discharge end trigger signal Pde output from the monostable multivibrator 37, 29 are the logic circuit 58.
Is cut and is not output from the logic circuit 58. However, when signals are output from the monostable multivibrators 36 and 28, the AND operation element 3 of the logic circuit 58 is
The charging start trigger signal Pcs and the charging end trigger signal Pce are output from 1 and 33 to the charging pulse control circuit 38, respectively (FIGS. 3D and 3E). Also, the AND operation element 3
When the charge start trigger signal Pcs is output from 1, the thyristor 3b is turned on. Conversely, deviation (Li-L)
When <0 (see FIGS. 5B and 5C), the pulse width of the pulse signal Sc is wider than the pulse width of the reference pulse signal Sb and includes the section of the reference pulse signal Sb. The trigger pulse that is the source of the charge start trigger signal Pcs and the trigger pulse that is the source of the charge end trigger signal Pce output from the multivibrators 36 and 28 are cut by the logic circuit 58 and are not output from the logic circuit 58. However, the monostable multivibrator 37,
When a signal is output from 29, the AND operation elements 32 and 35 of the logic circuit 58 to the discharge pulse control circuit 39 respectively, the discharge start trigger signal Pds and the discharge end trigger signal Pde.
Is output. When the discharge start trigger signal Pds is output from the AND operation element 32, the thyristor 3a is turned on.

【0026】充電パルス制御回路38は、OR演算素子
40とJKフリップフロップ41とからなる。OR演算
素子40にはAND演算素子31からの充電開始トリガ
信号Pcs及びAND演算素子33からの充電終了トリガ
信号Pceがそれぞれ入力されており、OR演算素子40
の出力はJKフリップフロップ41のクロック入力CK
に接続されている。JKフリップフロップ41のJ入力
及びK入力はともに電圧Vccにプルアップされ、セット
入力Sはアース電位にプルダウンされ、リセット入力R
には電源投入時リセット回路44の出力が接続されてい
る。また、JKフリップフロップ41のQ出力(充電パ
ルス制御回路38の出力)はMOSFETゲート駆動回
路18に接続されており、MOSFET8bにオン・オ
フ制御信号を出力する。しかして、この充電パルス制御
回路38においては、充電開始トリガ信号Pcs又は充電
終了トリガ信号PceによってJKフリップフロップ41
のQ出力が交互に反転動作する。このため、偏差(Li
−L)>0の場合には、充電パルス制御回路38に充電
開始トリガ信号Pcsが入力されると、サイリスタ3bの
ターンオンと同期して、MOSFET8bがオンに制御
され、また、充電パルス制御回路38に充電終了トリガ
信号Pcsが入力されると、MOSFET8bがオフに制
御される。
The charging pulse control circuit 38 comprises an OR operation element 40 and a JK flip-flop 41. The charge start trigger signal Pcs from the AND operation element 31 and the charge end trigger signal Pce from the AND operation element 33 are input to the OR operation element 40, respectively.
Is the clock input CK of JK flip-flop 41
It is connected to the. Both the J and K inputs of the JK flip-flop 41 are pulled up to the voltage Vcc, the set input S is pulled down to the ground potential, and the reset input R
The output of the power-on reset circuit 44 is connected to the. The Q output of the JK flip-flop 41 (the output of the charging pulse control circuit 38) is connected to the MOSFET gate drive circuit 18 and outputs an on / off control signal to the MOSFET 8b. Then, in the charge pulse control circuit 38, the JK flip-flop 41 is operated by the charge start trigger signal Pcs or the charge end trigger signal Pce.
The Q output of is alternately inverted. Therefore, the deviation (Li
In the case of −L)> 0, when the charge start trigger signal Pcs is input to the charge pulse control circuit 38, the MOSFET 8b is controlled to be turned on in synchronization with the turn-on of the thyristor 3b, and the charge pulse control circuit 38 is also turned on. When the charge end trigger signal Pcs is input to the MOSFET 8, the MOSFET 8b is controlled to be off.

【0027】同様に、放電パルス制御回路39は、OR
演算素子42とJKフリップフロップ43とからなる。
OR演算素子42にはAND演算素子32からの放電開
始トリガ信号Pds及びAND演算素子35からの放電終
了トリガ信号Pdeがそれぞれ入力されており、OR演算
素子42の出力はJKフリップフロップ43のクロック
入力CKに接続されている。JKフリップフロップ43
のJ入力及びK入力は電圧Vccにプルアップされ、セッ
ト入力Sはアース電位にプルダウンされ、リセット入力
Rには電源投入時リセット回路44の出力が接続されて
いる。また、JKフリップフロップ43のQ出力(放電
パルス制御回路39の出力)はMOSFETゲート駆動
回路18に接続されており、MOSFET8aにオン・
オフ制御信号を出力する。しかして、この放電パルス制
御回路39においては、放電開始トリガ信号Pds又は放
電終了トリガ信号PdeによってJKフリップフロップ4
3のQ出力が交互に反転動作する。このため、偏差(L
i−L)<0の場合には、放電パルス制御回路39に放
電開始トリガ信号Pdsが入力されると、サイリスタ3a
のターンオンと同期してMOSFET8aがオンに制御
され、また、充電パルス制御回路39に放電終了トリガ
信号Pdsが入力されると、MOSFET8aがオフに制
御される。
Similarly, the discharge pulse control circuit 39 uses the OR
It is composed of an arithmetic element 42 and a JK flip-flop 43.
The discharge start trigger signal Pds from the AND operation element 32 and the discharge end trigger signal Pde from the AND operation element 35 are input to the OR operation element 42, and the output of the OR operation element 42 is the clock input of the JK flip-flop 43. It is connected to CK. JK flip-flop 43
The J input and the K input are pulled up to the voltage Vcc, the set input S is pulled down to the ground potential, and the reset input R is connected to the output of the power-on reset circuit 44. Further, the Q output of the JK flip-flop 43 (output of the discharge pulse control circuit 39) is connected to the MOSFET gate drive circuit 18, and is turned on to the MOSFET 8a.
Outputs an off control signal. Then, in the discharge pulse control circuit 39, the JK flip-flop 4 is operated by the discharge start trigger signal Pds or the discharge end trigger signal Pde.
The Q output of 3 alternately inverts. Therefore, the deviation (L
When i−L) <0, when the discharge start trigger signal Pds is input to the discharge pulse control circuit 39, the thyristor 3a
The MOSFET 8a is controlled to be turned on in synchronism with turn-on, and the MOSFET 8a is controlled to be turned off when the discharge end trigger signal Pds is input to the charge pulse control circuit 39.

【0028】電源投入時リセット回路44は、抵抗45
とコンデンサ46の直列接続回路を抵抗45側で電圧V
ccにプルアップし、コンデンサ46側でアース電位にプ
ルダウンし、抵抗45とコンデンサ46の接続点をシュ
ミットトリガ形のNAND演算素子47の2つの入力に
同時に接続して構成されており、NAND演算素子47
の出力が電源投入時リセット回路46の出力として各J
Kフリップフロップ41,43の各リセット入力Rに接
続されている。
The power-on reset circuit 44 includes a resistor 45.
And the series connection circuit of the capacitor 46 with the voltage V on the resistor 45 side.
It is configured by pulling up to cc, pulling down to the ground potential on the side of the capacitor 46, and connecting the connection point of the resistor 45 and the capacitor 46 to the two inputs of the Schmitt trigger type NAND operation element 47 at the same time. 47
Output as the output of the reset circuit 46 when the power is turned on.
It is connected to each reset input R of the K flip-flops 41 and 43.

【0029】しかして、圧電素子駆動装置Aの電源が投
入され、コンデンサ46の電圧がシュミットトリガ形の
NAND演算素子47のスレッショルドレベルまで上昇
するまでの時間、電源投入時リセット回路44から充電
パルス制御回路38及び放電パルス制御回路39の各リ
セット入力Rにリセット信号が出力され、充電パルス制
御回路38及び放電パルス制御回路39の出力がLレベ
ルにリセットされる。
Thus, the charge pulse control from the power-on reset circuit 44 is performed until the voltage of the capacitor 46 rises to the threshold level of the Schmitt trigger type NAND operation element 47 when the power of the piezoelectric element driving device A is turned on. A reset signal is output to each reset input R of the circuit 38 and the discharge pulse control circuit 39, and the outputs of the charge pulse control circuit 38 and the discharge pulse control circuit 39 are reset to the L level.

【0030】また、基準キャパシタ6aの電圧を検出す
る基準キャパシタ電圧検出回路48の出力と基準電圧設
定器49の出力とは、それぞれコンパレータ50の入力
に接続されており、さらに、前記モノステーブルマルチ
バイブレータ37の出力とコンパレータ50の出力と
は、AND演算素子51の第1及び第2の入力に接続さ
れている。AND演算素子51の出力は立ち上がりトリ
ガタイプのモノステーブルマルチバイブレータ52に入
力されており、モノステーブルマルチバイブレータ52
の出力は櫛歯パルス発生器53に入力され、櫛歯パルス
発生器53の出力はサイリスタゲート駆動回路17を介
してトリガ信号として充電サイリスタ7に出力される。
この櫛歯パルス発生器53は、シュミットトリガ形のN
AND演算素子54の一方の入力が櫛歯パルス発生器5
3の外部入力端子となっていてモノステーブルマルチバ
イブレータ52の出力を接続されている。また、NAN
D演算素子54の出力と他方の入力との間は抵抗器55
で接続されており、NAND演算素子54の他方の入力
はコンデンサ56を介してアースされている。さらに、
NAND演算素子54の出力はNOT演算素子57を通
して充電サイリスタ7に出力されている。
The output of the reference capacitor voltage detection circuit 48 for detecting the voltage of the reference capacitor 6a and the output of the reference voltage setting device 49 are connected to the inputs of the comparator 50, respectively, and further, the monostable multivibrator is used. The output of 37 and the output of the comparator 50 are connected to the first and second inputs of the AND operation element 51. The output of the AND operation element 51 is input to the rising trigger type monostable multivibrator 52, and the monostable multivibrator 52 is output.
Is output to the comb-teeth pulse generator 53, and the output of the comb-teeth pulse generator 53 is output to the charging thyristor 7 as a trigger signal via the thyristor gate drive circuit 17.
This comb-tooth pulse generator 53 is a Schmitt trigger type N
One input of the AND operation element 54 is the comb-tooth pulse generator 5
3 is an external input terminal to which the output of the monostable multivibrator 52 is connected. Also, NAN
A resistor 55 is provided between the output of the D arithmetic element 54 and the other input.
And the other input of the NAND operation element 54 is grounded via the capacitor 56. further,
The output of the NAND operation element 54 is output to the charging thyristor 7 through the NOT operation element 57.

【0031】しかして、基準キャパシタ電圧検出回路4
8の出力電圧Vcが基準電圧設定器49で設定されてい
るスレッショルド電圧Vsよりも小さい場合には、コン
パレータ50からHレベル信号が出力される。従って、
モノステーブルマルチバイブレータ37から補助充電ト
リガ信号(=放電開始トリガ信号)Pdsが出力される
と、この補助充電トリガ信号Pdsはモノステーブルマル
チバイブレータ52に入力され、モノステーブルマルチ
バイブレータ52からトリガ信号が出力される。モノス
テーブルマルチバイブレータ52からトリガ信号が出力
されると、櫛歯パルス発生器53から櫛歯パルスが出力
され、充電回路13の充電サイリスタ7がターンオンさ
れる。
Then, the reference capacitor voltage detection circuit 4
When the output voltage Vc of No. 8 is smaller than the threshold voltage Vs set by the reference voltage setting unit 49, the comparator 50 outputs an H level signal. Therefore,
When the auxiliary charging trigger signal (= discharge start trigger signal) Pds is output from the monostable multivibrator 37, this auxiliary charging trigger signal Pds is input to the monostable multivibrator 52, and the trigger signal is output from the monostable multivibrator 52. To be done. When the trigger signal is output from the monostable multivibrator 52, the comb-tooth pulse generator 53 outputs the comb-tooth pulse, and the charging thyristor 7 of the charging circuit 13 is turned on.

【0032】つぎに、上記図3(a)〜(n)に従って
圧電素子駆動装置Aの動作を説明する。図3(a)は三
角波発生器25から出力される三角波状のキャリア信号
Saと、ゲイン調整器23から出力される変位指令値Li
及び変位実際値Lの偏差(Li−L)に比例した偏差信
号Soとを示す。図3(b)はゼロクロスコンパレータ
26から出力される基準パルス信号Sb、図3(c)は
コンパレータ24から出力されるパルス信号Scであ
る。図3(d)(e)は充電パルス制御回路38の出力
をトグル動作させるための充電開始トリガ信号Pcs及び
充電終了トリガ信号Pceである。図3(f)はMOSF
ET8bのオン・オフ動作を示し、図3(g)はサイリ
スタ3bのオン・オフ状態を示す。図3(h)はモノス
テーブルマルチバイブレータ37から出力される補助充
電トリガ信号(放電開始トリガ信号)Pdsを示し、図3
(i)は補助充電の要否を判定するコンパレータ50の
出力を示す。図3(j)(k)は基準キャパシタ6aの
放電電流Ic及び基準キャパシタ62の電圧Vcを示し、
図3(l)(m)は圧電素子6bの充電電流Ip及び圧
電素子6bの電圧Vpを示を示す。図3(n)はインダ
クタ2に流れる転流電流I1を示す。以下、図3(a)
〜(n)に従って、圧電素子6bに電荷を転流させて充
電する際の動作を説明する。
Next, the operation of the piezoelectric element driving device A will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (n). FIG. 3A shows a triangular wave carrier signal Sa output from the triangular wave generator 25 and a displacement command value Li output from the gain adjuster 23.
And a deviation signal So proportional to the deviation (Li-L) of the actual displacement value L. 3B shows the reference pulse signal Sb output from the zero-cross comparator 26, and FIG. 3C shows the pulse signal Sc output from the comparator 24. 3D and 3E show a charge start trigger signal Pcs and a charge end trigger signal Pce for causing the output of the charge pulse control circuit 38 to toggle. Figure 3 (f) shows MOSF
The on / off operation of the ET 8b is shown, and FIG. 3 (g) shows the on / off state of the thyristor 3b. FIG. 3H shows an auxiliary charging trigger signal (discharge start trigger signal) Pds output from the monostable multivibrator 37, and FIG.
(I) shows the output of the comparator 50 that determines whether auxiliary charging is necessary. 3 (j) and (k) show the discharge current Ic of the reference capacitor 6a and the voltage Vc of the reference capacitor 62,
3 (l) and (m) show the charging current Ip of the piezoelectric element 6b and the voltage Vp of the piezoelectric element 6b. FIG. 3 (n) shows the commutation current I 1 flowing through the inductor 2. Below, FIG.
According to (n) to (n), the operation when the electric charge is transferred to the piezoelectric element 6b to charge the piezoelectric element 6b will be described.

【0033】図3は圧電素子6bの変位実際値Lが変位
指令値(目標値)Liより小さく、圧電素子6bにさら
に電荷補充が必要な場合を示しており、そのため、図3
(a)のように偏差(Li−L)>0に対応する偏差信
号Soは正値側に位置しており、図3(b)(c)に示
すようにコンパレータ24からは基準パルス信号Sbよ
りも幅の狭いパルス信号Scが出力されている。充電開
始トリガ信号Pcsは図3(d)に示すように基準パルス
信号Sbの立ち上がり時に出力され、充電終了トリガ信
号Pceは図3(e)に示すようにパルス信号Scの立ち
上がり時に出力され、そして図3(f)に示すようにM
OSFET8bは充電開始トリガ信号Pcsによってオン
になり充電終了トリガ信号Pceによってオフになるの
で、図3(a)〜(f)から分かるようにMOSFET
8bのオン時間は偏差(Li−L)に比例する。また、
充電開始トリガ信号Pcsが出力されると、図3(g)に
示すようにサイリスタ3bがターンオンされる。
FIG. 3 shows a case where the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b is smaller than the displacement command value (target value) Li and the piezoelectric element 6b needs to be supplemented with electric charges.
As shown in (a), the deviation signal So corresponding to the deviation (Li-L)> 0 is located on the positive value side, and the reference pulse signal Sb is output from the comparator 24 as shown in FIGS. A pulse signal Sc having a width narrower than that of the pulse signal Sc is output. The charge start trigger signal Pcs is output at the rising edge of the reference pulse signal Sb as shown in FIG. 3D, the charge end trigger signal Pce is output at the rising edge of the pulse signal Sc as shown in FIG. 3E, and As shown in FIG. 3 (f), M
Since the OSFET 8b is turned on by the charge start trigger signal Pcs and turned off by the charge end trigger signal Pce, as can be seen from FIGS. 3 (a) to 3 (f), the MOSFET is
The on-time of 8b is proportional to the deviation (Li-L). Also,
When the charge start trigger signal Pcs is output, the thyristor 3b is turned on as shown in FIG.

【0034】上記のようにしてモノステーブルマルチバ
イブレータ36から充電開始トリガ信号Pcsが出力され
ると、MOSFET8bがオンになると共にサイリスタ
3bがターンオンされるので、図3(j)(n)及び図
4(a)に示すように、基準キャパシタ6aの電荷が放
電されて基準キャパシタ6a→転流ダイオード4a→イ
ンダクタ2→サイリスタ3b→ダイオード9b→MOS
FET8b→基準キャパシタ6aの経路で転流回路10
に転流電流I1が転流される。ついで、モノステーブル
マルチバイブレータ28から充電終了トリガ信号Pceが
出力されてMOSFET8bがオフになると、インダク
タ2の誘導起電力のために図3(l)(n)及び図4
(b)に示すようにインダクタ2→サイリスタ3b→圧
電素子6b→還流ダイオード5a→転流ダイオード4a
→インダクタ2の経路で転流回路10に転流電流I1
流れ、図3(m)のように圧電素子6bに充電され、圧
電素子6bが変位を開始する。そして、この転流電流I
1が0になると、サイリスタ3bがターンオフして充電
動作が終了する。
When the charging start trigger signal Pcs is output from the monostable multivibrator 36 as described above, the MOSFET 8b is turned on and the thyristor 3b is turned on, so that the FIGS. As shown in (a), the reference capacitor 6a is discharged and the reference capacitor 6a → commutation diode 4a → inductor 2 → thyristor 3b → diode 9b → MOS.
The commutation circuit 10 is formed along the path from the FET 8b to the reference capacitor 6a.
The commutation current I 1 is commutated to. Next, when the charging end trigger signal Pce is output from the monostable multivibrator 28 and the MOSFET 8b is turned off, the induced electromotive force of the inductor 2 causes the induced electromotive force in FIG.
As shown in (b), inductor 2 → thyristor 3b → piezoelectric element 6b → reflux diode 5a → commutation diode 4a
→ A commutation current I 1 flows through the commutation circuit 10 through the path of the inductor 2, the piezoelectric element 6b is charged as shown in FIG. 3 (m), and the piezoelectric element 6b starts displacement. Then, this commutation current I
When 1 becomes 0, the thyristor 3b turns off and the charging operation ends.

【0035】ここで、偏差信号Soはキャリア信号Saの
ピーク値よりわずか下にリミットされるようになってお
り、偏差(Li−L)が最大の場合にはその偏差信号So
のレベルはキャリア信号Saのピーク値よりわずか下に
位置する。よって、図4(a)の動作の転流時間t1は
キャリア信号Saの周期Taの1/4周期よりも小さく、
t1≦(Ta/4)となっており、しかも、基準キャパシ
タ6aの静電容量をCs、インダクタ2のインダクタン
スをLとするとき、転流時間t1の最大値(t1)maxが
次式となるように設定することができる。すなわち、 (t1)max=(π/2)(LCs)1/2≒Ta/4 …(1) これは、基準キャパシタ6aからの1回の転流動作によ
り圧電素子6bを所定の最大電圧(最大伸張量)に到達
させることが可能なようにするものである。なお、図4
(b)の動作の転流時間t2=(t3)max(後述の(2)式
参照)は、転流時間(t1)maxと一致している必要はな
い。しかして、(1)式のように設定してあれば、転流時
間t1が最大値(t1)max≒Ta/4のとき転流電流I1
はピーク値に達し、偏差(Li−L)が最大の場合(例
えば、圧電素子6bの初めの変位が0で変位指令値Li
が最大値の場合)でも、1回の転流動作によって基準キ
ャパシタ6aの全電荷を圧電素子6bへ転流させ、圧電
素子6bを変位指令値Liと等しい最大変位量まで変位
させることができる。さらに、基準キャパシタ6aの電
荷が放電する時間t1はMOSFET8bのオン時間と
等しく、偏差(Li−L)と比例している[すなわち、
充電パルス制御回路38から出力されるパルス信号のパ
ルス幅が偏差(Li−L)と比例するようにパルス幅変
調されている]ので、偏差(Li−L)に応じた電荷量
を基準キャパシタ6aから圧電素子6bへ転流させて圧
電素子6bを偏差(Li−L)とほぼ等しい量だけ変位
させることができ、変位指令値Liとほぼ等しい変位量
を得ることができる。
Here, the deviation signal So is limited to a value slightly lower than the peak value of the carrier signal Sa, and when the deviation (Li-L) is maximum, the deviation signal So is set.
Is located slightly below the peak value of the carrier signal Sa. Therefore, the commutation time t1 of the operation of FIG. 4A is smaller than 1/4 cycle of the cycle Ta of the carrier signal Sa,
When t1 ≦ (Ta / 4) is satisfied and the capacitance of the reference capacitor 6a is Cs and the inductance of the inductor 2 is L, the maximum value (t1) max of the commutation time t1 is given by the following equation. Can be set as: That is, (t1) max = (π / 2) (LCs) 1/2 ≈Ta / 4 (1) This means that the piezoelectric element 6b is driven to a predetermined maximum voltage ((1) by one commutation operation from the reference capacitor 6a. The maximum extension amount) is reached. Note that FIG.
The commutation time t2 = (t3) max (see equation (2) described later) in the operation of (b) does not need to match the commutation time (t1) max. Then, if the setting is made according to the equation (1), the commutation current I 1 when the commutation time t1 is the maximum value (t1) max≈Ta / 4
Reaches a peak value and the deviation (Li-L) is maximum (for example, when the initial displacement of the piezoelectric element 6b is 0, the displacement command value Li
Is the maximum value), all charges in the reference capacitor 6a can be commutated to the piezoelectric element 6b by one commutation operation, and the piezoelectric element 6b can be displaced to the maximum displacement amount equal to the displacement command value Li. Further, the time t1 at which the electric charge of the reference capacitor 6a is discharged is equal to the ON time of the MOSFET 8b and is proportional to the deviation (Li-L) [that is,
The pulse width of the pulse signal output from the charging pulse control circuit 38 is pulse-width modulated so as to be proportional to the deviation (Li-L)]. Therefore, the charge amount corresponding to the deviation (Li-L) is used as the reference capacitor 6a. To the piezoelectric element 6b, the piezoelectric element 6b can be displaced by an amount substantially equal to the deviation (Li-L), and a displacement amount substantially equal to the displacement command value Li can be obtained.

【0036】図3における区間T1は圧電素子6bの初
めの変位が小さい場合であって、この場合には図3
(n)に示すように転流回路10(インダクタ2)に大
きな転流電流I1が流れ、圧電素子6bは変位指令値Li
まで変位させられる。この1回目の転流動作によって圧
電素子6bの変位実際値Lが変位指令値Liに達しなか
った場合、もしくは圧電素子6bの放電によって変位実
際値Lが小さくなった場合には、図3における区間T2
に示すように、小さな偏差(Li−L)に応じた短い転
流時間t1の転流動作が行なわれ、圧電素子6bの変位
実際値Lが変位指令値Liに近づけられる。こうして、
変位実際値Lが変位指令値Liと等しくなって偏差(Li
−L)=0になると、図3における区間T3に示すよう
に転流動作は行なわれなくなり、圧電素子6bの変位が
安定する。
The section T 1 in FIG. 3 is a case where the initial displacement of the piezoelectric element 6b is small, and in this case, as shown in FIG.
As shown in (n), a large commutation current I 1 flows in the commutation circuit 10 (inductor 2), causing the piezoelectric element 6b to have a displacement command value Li.
Is displaced up to. If the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b does not reach the displacement command value Li due to the first commutation operation, or if the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b decreases due to discharge of the piezoelectric element 6b, the interval in FIG. T 2
As shown in, the commutation operation is performed for a short commutation time t1 according to the small deviation (Li-L), and the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b approaches the displacement command value Li. Thus
The actual displacement value L becomes equal to the displacement command value Li and the deviation (Li
When −L) = 0, the commutation operation is not performed and the displacement of the piezoelectric element 6b becomes stable as shown in the section T 3 in FIG.

【0037】また、図4(a)のように基準キャパシタ
6aが放電し、基準電圧設定器49で設定されているス
レッショルド電圧Vsよりも基準キャパシタ6aの電圧
Vcが下がるとコンパレータ50の出力がHレベルとな
り〔図3(i)〕、モノステーブルマルチバイブレータ
37から補助充電トリガ信号(放電開始トリガ信号)P
dsが出力されたとき〔図3(h)〕に充電サイリスタ7
がターンオンし、図4(c)に示すように直流電源1か
ら基準キャパシタ6aに補助充電され、基準キャパシタ
6aの電圧Vcが直流電源1の電圧VDCと等しくなると
充電サイリスタ7がターンオフし、基準キャパシタ6a
がもとの電圧に復帰する。但し、補助充電は、AND演
算素子51のAND条件により、基準キャパシタ6aの
電圧Vcがスレッショルド電圧Vs以下に低下した場合
にのみなされるので、基準キャパシタ6aに次回の転流
動作に十分な電圧が残存している場合には補助充電は行
なわない。
Further, as shown in FIG. 4A, when the reference capacitor 6a is discharged and the voltage Vc of the reference capacitor 6a becomes lower than the threshold voltage Vs set by the reference voltage setting device 49, the output of the comparator 50 becomes H. The level becomes [Fig. 3 (i)], and the auxiliary charge trigger signal (discharge start trigger signal) P from the monostable multivibrator 37.
When ds is output [Fig. 3 (h)], the charging thyristor 7
4 is turned on, the reference capacitor 6a is supplementarily charged from the DC power supply 1 as shown in FIG. 4C, and when the voltage Vc of the reference capacitor 6a becomes equal to the voltage V DC of the DC power supply 1, the charging thyristor 7 is turned off and the reference Capacitor 6a
Returns to the original voltage. However, since the auxiliary charging is considered only when the voltage Vc of the reference capacitor 6a drops to the threshold voltage Vs or less due to the AND condition of the AND operation element 51, a voltage sufficient for the next commutation operation is applied to the reference capacitor 6a. If it remains, auxiliary charging is not performed.

【0038】つぎに、圧電素子6bの変位実際値Lが変
位指令値(目標値)Liより大きくて偏差(Li−L)<
0で、圧電素子6bからの放電が必要な場合について説
明する。図5は偏差(Li−L)<0の場合における各
部の動作波形を示す図であって、図5(a)は三角波発
生器25から出力される三角波状のキャリア信号Sa
と、ゲイン調整器23から出力される変位指令値Li及
び変位実際値Lの偏差信号Soを示す。図5(b)はゼ
ロクロスコンパレータ26から出力される基準パルス信
号Sb、図5(c)はコンパレータ24から出力される
パルス信号Scである。図5(d)(e)は放電パルス
制御回路39の出力を反転動作させるための放電開始ト
リガ信号Pds及び放電終了トリガ信号Pdeである。図5
(f)はMOSFET8aのオン・オフ動作を示し、図
5(g)はサイリスタ3aのオン・オフ状態を示す。図
5(h)(i)は圧電素子6bの放電電流Ip及び圧電
素子6bの電圧Vpを示し、図5(j)(k)は基準キ
ャパシタ6aの充電電流Ic及び基準キャパシタ6aの
電圧Vcを示す。図5(l)はインダクタ2に流れる転
流電流I2を示す。以下、図5(a)〜(l)に従っ
て、圧電素子6bから電荷を転流させて放電する際の動
作を説明する。
Next, the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b is larger than the displacement command value (target value) Li and the deviation (Li-L) <
The case where the discharge from the piezoelectric element 6b is required when the value is 0 will be described. FIG. 5 is a diagram showing operation waveforms of each part in the case of deviation (Li-L) <0. FIG. 5A shows a triangular wave carrier signal Sa output from the triangular wave generator 25.
And the deviation signal So of the displacement command value Li and the actual displacement value L output from the gain adjuster 23. 5B shows the reference pulse signal Sb output from the zero-cross comparator 26, and FIG. 5C shows the pulse signal Sc output from the comparator 24. 5D and 5E show a discharge start trigger signal Pds and a discharge end trigger signal Pde for inverting the output of the discharge pulse control circuit 39. Figure 5
5F shows the on / off operation of the MOSFET 8a, and FIG. 5G shows the on / off state of the thyristor 3a. 5 (h) (i) show the discharge current Ip of the piezoelectric element 6b and the voltage Vp of the piezoelectric element 6b, and FIG. 5 (j) (k) show the charging current Ic of the reference capacitor 6a and the voltage Vc of the reference capacitor 6a. Show. FIG. 5 (l) shows the commutation current I 2 flowing through the inductor 2. In the following, the operation when the charges are transferred from the piezoelectric element 6b and discharged will be described with reference to FIGS.

【0039】図5は圧電素子6bの変位実際値Lが変位
指令値(目標値)Liより小さく、圧電素子6bから電
荷を放電させる場合を示しているから、図5(a)のよ
うに偏差(Li−L)<0に対応する偏差信号Soは負値
側に位置しており、図5(b)(c)に示すようにコン
パレータ24からは基準パルス信号Sbよりも幅の広い
パルス信号Scが出力されている。放電開始トリガ信号
Pdsは図5(d)に示すように基準パルス信号Sbの立
ち下がり時に出力され、放電終了トリガ信号Pdeは図5
(e)に示すようにパルス信号Scの立ち下がり時に出
力され、図5(f)に示すようにMOSFET8aは放
電開始トリガ信号Pdsによってオンになり放電終了トリ
ガ信号Pdeによってオフになるので、図5(a)〜
(f)から分かるようにMOSFET8aのオン時間は
偏差(Li−L)の絶対値に比例する。また、放電開始
トリガ信号Pdsが出力されると、図5(g)に示すよう
にサイリスタ3aがターンオンされる。
FIG. 5 shows a case where the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b is smaller than the displacement command value (target value) Li and the electric charge is discharged from the piezoelectric element 6b. Therefore, as shown in FIG. The deviation signal So corresponding to (Li-L) <0 is located on the negative value side, and as shown in FIGS. 5B and 5C, a pulse signal wider than the reference pulse signal Sb is output from the comparator 24. Sc is output. The discharge start trigger signal Pds is output when the reference pulse signal Sb falls as shown in FIG. 5D, and the discharge end trigger signal Pde is shown in FIG.
As shown in FIG. 5E, the pulse signal Sc is output at the falling edge, and as shown in FIG. 5F, the MOSFET 8a is turned on by the discharge start trigger signal Pds and turned off by the discharge end trigger signal Pde. (A) ~
As can be seen from (f), the on-time of the MOSFET 8a is proportional to the absolute value of the deviation (Li-L). When the discharge start trigger signal Pds is output, the thyristor 3a is turned on as shown in FIG.

【0040】上記のようにしてモノステーブルマルチバ
イブレータ37から放電開始トリガ信号Pdsが出力され
ると、MOSFET8aがオンになると共にサイリスタ
3aがターンオンされるので、図5(h)(l)及び図
6(a)に示すように、圧電素子6bの電荷が放電され
て圧電素子6b→転流ダイオード4b→インダクタ2→
サイリスタ3a→ダイオード9a→MOSFET8a→
圧電素子6bの経路で転流回路10に転流電流I2が転
流され、圧電素子6bが収縮する。ついで、モノステー
ブルマルチバイブレータ29から放電終了トリガ信号P
deが出力されてMOSFET8aがオフになると、イン
ダクタ2の誘導起電力のために図5(j)(l)及び図
6(b)に示すようにインダクタ2→サイリスタ3a→
基準キャパシタ6a→還流ダイオード5b→転流ダイオ
ード4b→インダクタ2の経路で転流回路10に転流電
流I2が流れ、図5(k)のように基準キャパシタ6a
に電荷が回生される。そして、この転流電流I2が0に
なると、サイリスタ3aがターンオフして回生動作が終
了する。
When the discharge start trigger signal Pds is output from the monostable multivibrator 37 as described above, the MOSFET 8a is turned on and the thyristor 3a is turned on, so that FIGS. As shown in (a), the electric charge of the piezoelectric element 6b is discharged and the piezoelectric element 6b → the commutation diode 4b → the inductor 2 →
Thyristor 3a → diode 9a → MOSFET 8a →
The commutation current I 2 is commutated to the commutation circuit 10 through the path of the piezoelectric element 6b, and the piezoelectric element 6b contracts. Then, the discharge end trigger signal P is output from the monostable multivibrator 29.
When de is output and the MOSFET 8a is turned off, the induced electromotive force of the inductor 2 causes the inductor 2 → thyristor 3a → as shown in FIGS. 5 (j) (l) and 6 (b).
The commutation current I 2 flows through the commutation circuit 10 along the path of the reference capacitor 6a → the freewheeling diode 5b → the commutation diode 4b → the inductor 2, and as shown in FIG.
The electric charge is regenerated. When the commutation current I 2 becomes 0, the thyristor 3a is turned off and the regenerative operation is completed.

【0041】ここで、偏差信号Soはキャリア信号Saの
ボトム値よりわずか上にリミットされるようになってお
り、偏差(Li−L)が最小の場合にはその偏差信号So
はキャリア信号Saのボトム値よりわずか上に位置す
る。よって、図6(a)の動作の転流時間t3はキャリ
ア信号Saの周期Taの1/4周期よりも小さく、t3≦
(Ta/4)となっており、しかも、圧電素子6bの静
電容量をCp、インダクタ2のインダクタンスをLとす
るとき、転流時間t3の最大値(t3)maxが次式となる
ように設定することができる。すなわち、 (t3)max=(π/2)(LCp)1/2≒Ta/4 …(2) これは、圧電素子6bからの1回の回生動作により圧電
素子6bを元の最低電圧(最小伸張量)に到達させるこ
とが可能なようにするものである。なお、図6(b)の
動作の転流時間t4=(t1)maxは、転流時間(t3)ma
xと一致している必要はない。しかして、(t3)maxが
(2)式のように設定され、転流時間t3が最大値(t3)m
ax≒Ta/4のとき転流電流I2はピーク値に達し、偏差
(Li−L)の絶対値が最大の場合でも、1回の転流動
作によって圧電素子6bの全電荷を基準キャパシタ6a
へ転流させ、圧電素子6bを変位指令値Liと等しい最
小変位量まで変位させることができる。さらに、圧電素
子6bの電荷が放電する時間t3はMOSFET8aの
オン時間と等しく、偏差(Li−L)の絶対値と比例し
ているので、偏差(Li−L)に応じた電荷量を圧電素
子6bから基準キャパシタ6aへ転流させて圧電素子6
bを元の状態に戻すことができる。
The deviation signal So is limited to a value slightly higher than the bottom value of the carrier signal Sa. When the deviation (Li-L) is the minimum, the deviation signal So is set.
Is located slightly above the bottom value of the carrier signal Sa. Therefore, the commutation time t3 of the operation of FIG. 6A is smaller than ¼ cycle of the cycle Ta of the carrier signal Sa, and t3 ≦
(Ta / 4), and when the capacitance of the piezoelectric element 6b is Cp and the inductance of the inductor 2 is L, the maximum value (t3) max of the commutation time t3 is given by the following equation. Can be set. That is, (t3) max = (π / 2) (LCp) 1/2 ≉Ta / 4 (2) This is because the piezoelectric element 6b has the original minimum voltage (minimum) due to one regenerative operation from the piezoelectric element 6b. It is possible to reach the extension amount). The commutation time t4 = (t1) max in the operation of FIG. 6 (b) is determined by the commutation time (t3) ma.
It does not have to match x. Then, (t3) max is
It is set as in equation (2), and the commutation time t3 is the maximum value (t3) m.
When ax≈Ta / 4, the commutation current I 2 reaches the peak value, and even when the absolute value of the deviation (Li−L) is the maximum, the total charge of the piezoelectric element 6b is converted by one commutation operation to the reference capacitor 6a.
And the piezoelectric element 6b can be displaced to a minimum displacement amount equal to the displacement command value Li. Further, the time t3 when the charge of the piezoelectric element 6b is discharged is equal to the on-time of the MOSFET 8a and is proportional to the absolute value of the deviation (Li-L). Therefore, the charge amount corresponding to the deviation (Li-L) is set to the piezoelectric element. 6b to the reference capacitor 6a so that the piezoelectric element 6
b can be returned to the original state.

【0042】図5における区間T4は圧電素子6bの初
めの変位が非常に大きい場合であって、この場合には図
5(n)に示すように転流回路10(インダクタ2)に
大きな転流電流I2が流れ、圧電素子6bは変位指令値
Liまで変位させられる。この1回目の転流動作によっ
て圧電素子6bの変位実際値Lが変位指令値Liに達し
なかった場合には、図5における区間T5に示すよう
に、偏差(Li−L)の小さな絶対値に応じた短い転流
時間t3の転流動作が行なわれ、圧電素子6bの変位実
際値Lが変位指令値Liに近づけられる。こうして、変
位実際値Lが変位指令値Liと等しくなって偏差(Li−
L)=0になると、図5における区間T6に示すように
回生動作は行なわれなくなり、圧電素子6bの変位が安
定する。
A section T 4 in FIG. 5 is a case where the initial displacement of the piezoelectric element 6b is very large. In this case, as shown in FIG. 5 (n), a large commutation circuit 10 (inductor 2) is transferred. A current I 2 flows, and the piezoelectric element 6b is displaced to the displacement command value Li. If the displacement actual value L of the piezoelectric element 6b does not reach the displacement command value Li is the commutation operation of the first, as shown in section T 5 in FIG. 5, a small absolute value of the deviation (Li-L) The commutation operation is performed for a short commutation time t3 in accordance with the above, and the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b is brought close to the displacement command value Li. In this way, the actual displacement value L becomes equal to the displacement command value Li and the deviation (Li-
L) = becomes zero, the regenerative operation is no longer performed as shown in section T 6 in FIG. 5, the displacement of the piezoelectric element 6b is stabilized.

【0043】なお、圧電素子駆動装置Aの上記動作にお
いては、電流検出器14及び電流検出・比較回路15は
用いられていないが、これらは制御回路16の故障診断
用として用いることができる(また、図12や図16の
制御回路16を用いる場合にも必要となる)。すなわ
ち、充電終了トリガ信号Pceや放電終了トリガ信号Pde
によってMOSFET8b,8aがオフにならなかった
場合や圧電素子6bに短絡故障が発生した時には、転流
電流I1,I2が共振によってピーク値に達した後、ピー
ク値を越えて下降し始めるので、圧電素子6bの電圧と
併せて転流電流I1,I2の変化の様子を検出することに
よって制御回路16により故障時に自己判断を行なわせ
ることができる。また、図1のように制御回路16によ
って直流電源1の電圧VDCをコントロールすることがで
きるようにしておけば、初期状態(圧電素子6bの電圧
Vpが0の状態)の時、MOSFET8bのオン時間t1
が最大になり、基準キャパシタ6aからインダクタ2へ
の転流電流I1がピーク値となるので、この時を利用し
て電流検出器14等によって転流電流I1のピーク値を
検出し、このピーク値が所定の大きさとなるように制御
回路16から直流電源1の電圧VDCを調整するようにで
きる。
Although the current detector 14 and the current detection / comparison circuit 15 are not used in the above-described operation of the piezoelectric element driving apparatus A, they can be used for failure diagnosis of the control circuit 16 (also. , And also when using the control circuit 16 of FIG. 12 or 16.) That is, the charge end trigger signal Pce and the discharge end trigger signal Pde
When the MOSFETs 8b and 8a are not turned off by the above or when a short-circuit failure occurs in the piezoelectric element 6b, the commutation currents I 1 and I 2 reach a peak value due to resonance and then start to fall beyond the peak value. By detecting the state of changes in the commutation currents I 1 and I 2 together with the voltage of the piezoelectric element 6b, the control circuit 16 can make a self-judgment at the time of failure. If the control circuit 16 can control the voltage V DC of the DC power source 1 as shown in FIG. 1, the MOSFET 8b is turned on in the initial state (state where the voltage Vp of the piezoelectric element 6b is 0). Time t1
There will be a maximum, since the commutation current I 1 from the reference capacitor 6a to the inductor 2 reaches a peak value, to detect the peak value of the commutating current I 1 by the current detector 14 or the like by using this time, the The voltage V DC of the DC power supply 1 can be adjusted from the control circuit 16 so that the peak value becomes a predetermined magnitude.

【0044】〔第2実施例〕図7は基準キャパシタ6a
からインダクタ2へ転流する転流電流I1、インダクタ
2から圧電素子6bへ転流する転流電流I1、圧電素子
6bからインダクタ2へ転流する転流電流I2、インダ
クタ2から基準キャパシタ6aへ転流する転流電流I2
と、これらの転流時間(t1)max,t2,(t3)max,
t4を示している。但し、基準キャパシタ6aから圧電
素子6bへ転流される電流を正、圧電素子6bから基準
キャパシタ6aへ転流される電流を負としている。一般
に、圧電素子6bの動作電圧(Vp)maxが直流電源1の
電圧VDCと同レベルであれば、圧電素子6bの静電容量
Cpと基準キャパシタ6aの静電容量Csとは同じくらい
のものでよいが、もし圧電素子6bの動作電圧(Vp)m
axが直流電源1の電圧VDCのn倍であるとすると、静電
容量Cpの圧電素子6bを駆動するには、Cpのn2倍の
静電容量Cs=n2×Cpの基準キャパシタ6aが必要で
ある。これは、圧電素子6bと基準キャパシタ6aに蓄
えられる静電エネルギーを表わす次の関係から導かれ
る。 (Cs・VDC 2)/2=〔Cp・(Vp)max2〕/2 従って、Cs>Cpとすれば、(1)式及び(2)式より、転流
時間の関係は図7に示すように、 (t1)max=t4>t2=(t3)max …(3) となる。この条件下で圧電素子駆動装置Aに図3〜図6
の動作を行なわせようとすると、基準キャパシタ6aの
静電容量Csが大きくなるために転流時間(t1)max
〔=t4〕がキャリア信号Saの4分の1周期Ta/4よ
りも長くなり、キャリア信号Saの三角波が対称波形で
あれば、図8に示すように基準キャパシタ6aから圧電
素子6bへの転流周期Tcpが(t1)maxより短くて転流
電流I1は最大値(I1)maxに到達しない。この転流時
間(t1)maxを短くするには、インダクタ2のインダク
タンスLを小さくすればよいが、インダクタンスLを小
さくすると転流時間(t3)maxも短くなるので、圧電素
子6bから基準キャパシタ6aへの転流周期Tpcでは逆
に、転流時間t3を(t3)maxに制限するリミット回路
が必要となる。
[Second Embodiment] FIG. 7 shows a reference capacitor 6a.
Reference capacitor from the commutation current I 1 to commutation to the inductor 2, the commutation current I 1 to commutation from the inductor 2 to the piezoelectric element 6b, the commutation current I 2 is commutated from the piezoelectric element 6b to the inductor 2, the inductor 2 Commutation current I 2 commutating to 6a
And these commutation times (t1) max, t2, (t3) max,
It shows t4. However, the current commutated from the reference capacitor 6a to the piezoelectric element 6b is positive, and the current commutated from the piezoelectric element 6b to the reference capacitor 6a is negative. Generally, if the operating voltage (Vp) max of the piezoelectric element 6b is at the same level as the voltage VDC of the DC power supply 1, the electrostatic capacitance Cp of the piezoelectric element 6b and the electrostatic capacitance Cs of the reference capacitor 6a are approximately the same. However, if the operating voltage (Vp) m of the piezoelectric element 6b is
Assuming that ax is n times the voltage V DC of the DC power supply 1, in order to drive the piezoelectric element 6b having the electrostatic capacitance Cp, the reference capacitor 6a having the electrostatic capacitance Cs = n 2 × Cp which is n 2 times the Cp. is necessary. This is derived from the following relationship representing the electrostatic energy stored in the piezoelectric element 6b and the reference capacitor 6a. (CsV DC 2 ) / 2 = [Cp (Vp) max 2 ] / 2 Therefore, if Cs> Cp, the relationship of commutation time is shown in FIG. 7 from equations (1) and (2). As shown, (t1) max = t4> t2 = (t3) max (3). Under this condition, the piezoelectric element driving device A is shown in FIGS.
However, since the capacitance Cs of the reference capacitor 6a increases, the commutation time (t1) max
If [= t4] becomes longer than a quarter cycle Ta / 4 of the carrier signal Sa and the triangular wave of the carrier signal Sa is a symmetrical waveform, as shown in FIG. 8, the transfer from the reference capacitor 6a to the piezoelectric element 6b is performed. flow period Tcp is (t1) commutation current I 1 shorter than max is the maximum value (I 1) does not reach the max. In order to shorten the commutation time (t1) max, the inductance L of the inductor 2 may be reduced. However, when the inductance L is reduced, the commutation time (t3) max is also shortened, so that the piezoelectric element 6b to the reference capacitor 6a are reduced. On the contrary, in the commutation period Tpc to (3), a limit circuit for limiting the commutation time t3 to (t3) max is required.

【0045】但し、このような不具合は、1回の転流動
作によって基準キャパシタ6aの電荷を圧電素子6bへ
転流させて圧電素子6bをフル充電する必要がある場合
に限定され、複数回の転流動作を繰り返すことによって
圧電素子6bの最終的な変位指令値Liに到達する場合
には、このような不具合は問題とならない。また、複数
回の転流動作によって圧電素子6bに充電する場合で
も、キャリア信号Saの転流周期Tcp,Tpc<<t1,t2
と設定すれば、転流動作回数が増したとしても周波数が
高いために変位指令値Liに到達する時間を短くでき、
動作スピードを速くできる。
However, such a defect is limited to the case where the charge of the reference capacitor 6a needs to be commutated to the piezoelectric element 6b by one commutation operation to fully charge the piezoelectric element 6b. When the final displacement command value Li of the piezoelectric element 6b is reached by repeating the commutation operation, such a problem does not pose a problem. Further, even when the piezoelectric element 6b is charged by a plurality of commutation operations, the commutation periods Tcp, Tpc << t1, t2 of the carrier signal Sa.
If the setting is made, even if the number of commutation operations is increased, the time to reach the displacement command value Li can be shortened because the frequency is high,
The operating speed can be increased.

【0046】図9に示すものは本発明の別な実施例によ
る圧電素子駆動装置Bを示す回路図であって、以上のよ
うな考察より、圧電素子6bから基準キャパシタ6aへ
の転流時間(t3)maxと基準キャパシタ6aから圧電素
子6bへの転流時間(t1)maxとを一致させるようにし
たものである。この圧電素子駆動装置Bにあっては、2
つのインダクタ2a,2bを用いて2つの転流回路10
a、10bを構成しており、サイリスタ3aのアノード
は転流ダイオード4aのカソードに接続することなくイ
ンダクタ2aの一端に接続され、転流ダイオード4bの
カソードはサイリスタ3bのアノードに接続することな
くインダクタ2aの他端に接続されて一方の転流回路1
0aが構成されている。また、転流ダイオード4aのカ
ソードはインダクタ2bの一端に接続され、サイリスタ
3bのアノードはインダクタ2bの他端に接続されて他
方の転流回路10bが構成されている。また、電流検出
器14はインダクタ2a,2bを通る両方向の転流電流
1,I2のいずれも検出できるように設置されている。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a piezoelectric element driving apparatus B according to another embodiment of the present invention. From the above consideration, the commutation time from the piezoelectric element 6b to the reference capacitor 6a ( t3) max and the commutation time (t1) max from the reference capacitor 6a to the piezoelectric element 6b are made to coincide with each other. In this piezoelectric element driving device B, 2
Two commutation circuits 10 using two inductors 2a and 2b
a and 10b, the anode of the thyristor 3a is connected to one end of the inductor 2a without being connected to the cathode of the commutation diode 4a, and the cathode of the commutation diode 4b is not connected to the anode of the thyristor 3b. 2a connected to the other end of one of the commutation circuits 1
0a is configured. The cathode of the commutation diode 4a is connected to one end of the inductor 2b, and the anode of the thyristor 3b is connected to the other end of the inductor 2b to form the other commutation circuit 10b. Further, the current detector 14 is installed so as to detect both the commutation currents I 1 and I 2 in both directions passing through the inductors 2a and 2b.

【0047】このような回路構成では、基準キャパシタ
6aから圧電素子6bへ電荷を転流させる場合には、ま
ずMOSFET8bのオンとサイリスタ3bのターンオ
ンにより、転流電流I1が基準キャパシタ6a→転流ダ
イオード4a→インダクタ2b→サイリスタ3b→ダイ
オード9b→MOSFET8b→基準キャパシタ6aの
経路に流れる。このとき、インダクタ2bのインダクタ
ンスをLbとすると、その転流時間(t1)maxは、 (t1)max=(π/2)(LbCs)1/2 …(4) となる。ついで、MOSFET8bのオフにより、転流
電流I1は、インダクタ2b→サイリスタ3b→圧電素
子6b→還流ダイオード5a→転流ダイオード4a→イ
ンダクタ2bの経路に流れる。このときの転流時間t2
は、 t2=(π/2)(LbCp)1/2 …(5) となる。また、圧電素子6bから基準キャパシタ6aに
電荷を転流させる場合には、まずMOSFET8aのオ
ンとサイリスタ3aのターンオンにより、転流電流I2
が圧電素子6b→転流ダイオード4b→インダクタ2a
→サイリスタ3a→ダイオード9a→MOSFET8a
→圧電素子6bの経路に流れる。このとき、インダクタ
2aのインダクタンスをLaとすると、その転流時間
(t3)maxは、 (t3)max=(π/2)(La
Cp)1/2 …(6) となる。ついで、MOSFET8aのオフにより、転流
電流I2は、インダクタ2a→サイリスタ3a→基準キ
ャパシタ6a→還流ダイオード5b→転流ダイオード4
b→インダクタ2aの経路に流れる。このときの転流時
間t4は、 t4=(π/2)(LaCs)1/2 …(7) となる。
In such a circuit configuration, when the electric charge is transferred from the reference capacitor 6a to the piezoelectric element 6b, the commutation current I 1 is first turned on by turning on the MOSFET 8b and turning on the thyristor 3b. It flows in the path of diode 4a → inductor 2b → thyristor 3b → diode 9b → MOSFET 8b → reference capacitor 6a. At this time, assuming that the inductance of the inductor 2b is Lb, the commutation time (t1) max is (t1) max = (π / 2) (LbCs) 1/2 (4). Then, when the MOSFET 8b is turned off, the commutation current I1 flows in the path of the inductor 2b → thyristor 3b → piezoelectric element 6b → reflux diode 5a → commutation diode 4a → inductor 2b. Commutation time t2 at this time
Becomes t2 = (π / 2) (LbCp) 1/2 (5). Further, when the charge is transferred from the piezoelectric element 6b to the reference capacitor 6a, first, the commutation current I 2 is turned on by turning on the MOSFET 8a and turning on the thyristor 3a.
Is piezoelectric element 6b → commutation diode 4b → inductor 2a
→ Thyristor 3a → Diode 9a → MOSFET 8a
→ Flows in the path of the piezoelectric element 6b. At this time, assuming that the inductance of the inductor 2a is La, the commutation time (t3) max is (t3) max = (π / 2) (La
Cp) 1/2 (6) Then, when the MOSFET 8a is turned off, the commutation current I 2 is changed to the inductor 2a → thyristor 3a → reference capacitor 6a → reflux diode 5b → commutation diode 4
It flows in the path of b → inductor 2a. The commutation time t4 at this time is t4 = (π / 2) (LaCs) 1/2 (7).

【0048】従って、(t1)max=(t3)maxとするに
は、 LbCs=LaCp …(8) の関係が成立つことが必要で、例えばインダクタ2bの
インダクタンスLbを Lb=La・(Cp/Cs) とすればよい。ここで、(8)式を用いて(4)〜(7)式を書
き換えると、 (t1)max=(π/2)(LaCs)1/2 …(9) t2=(π/2)(LaCp)1/2=(t1)max・(Cp/Cs)1/2 …(10) (t3)max=(π/2)(LaCs)1/2 …(11) t4=(π/2)Cs(La/Cp)1/2=(t1)max・(Cs/Cp)1/2 …(12) となる。さらに、ここで圧電素子6bの駆動電圧(V
p)maxが直流電源1の電圧VDCの3倍、すなわちCs=
9Cpとすれば、(9)〜(12)式は、次式のようになる。
(t1)max=(π/2)(LaCs)1/2
…(13) t2=(t1)max/3 …(14) (t3)max=(t1)max …(15) t4=3(t1)max …(16) となる。あるいは、電圧比をCs/Cp=n2として表わ
せば、(9)〜(12)式は、 (t1)max=(π/2)(LaCs)1/2 …(17) t2=(t1)max/n …(18) (t3)max=(t1)max …(19) t4=n・(t1)max …(20) Lb=n2・La …(21) となる。
Therefore, in order to satisfy (t1) max = (t3) max, it is necessary to establish the relationship of LbCs = LaCp (8). For example, the inductance Lb of the inductor 2b is Lb = La. Cs). Here, by rewriting equations (4) to (7) using equation (8), (t1) max = (π / 2) (LaCs) 1/2 (9) t2 = (π / 2) ( LaCp) 1/2 = (t1) max · (Cp / Cs) 1/2 (10) (t3) max = (π / 2) (LaCs) 1/2 (11) t4 = (π / 2) Cs (La / Cp) 1/2 = (t1) max (Cs / Cp) 1/2 (12) Further, here, the driving voltage (V
p) max is three times the voltage V DC of the DC power supply 1, that is, Cs =
Assuming 9 Cp, equations (9) to (12) are as follows.
(T1) max = (π / 2) (LaCs) 1/2
(13) t2 = (t1) max / 3 (14) (t3) max = (t1) max (15) t4 = 3 (t1) max (16) Alternatively, if the voltage ratio is expressed as Cs / Cp = n 2 , the formulas (9) to (12) are expressed as (t1) max = (π / 2) (LaCs) 1/2 (17) t2 = (t1) max / n ... a (18) (t3) max = (t1) max ... (19) t4 = n · (t1) max ... (20) Lb = n 2 · La ... (21).

【0049】このように図9のような圧電素子駆動装置
Bにおいて、(8)式又は(21)式を満たすように回路定数
を定めれば、図8の転流期間Tcpにおける転流時間(t
1)maxと転流期間Tpcにおける転流時間(t3)maxを等
しくして (t1)max=(t3)max≒Ta/4 …(22) とすることができ、直流電源1の電圧VDCが圧電素子6
bの駆動電圧(Vp)maxの1/nである場合でも、1回
の転流動作によって圧電素子6bにフル充電させること
ができる。
As described above, in the piezoelectric element driving apparatus B as shown in FIG. 9, if the circuit constants are determined so as to satisfy the expression (8) or the expression (21), the commutation time in the commutation period Tcp ( t
1) max and the commutation time (t3) max in the commutation period Tpc can be equalized to (t1) max = (t3) max≈Ta / 4 (22), and the voltage V DC of the DC power supply 1 Is the piezoelectric element 6
Even when the driving voltage (Vp) max of b is 1 / n, the piezoelectric element 6b can be fully charged by one commutation operation.

【0050】〔第3実施例〕一方、転流電流のピーク値
Ipは、放電側の電圧をV、転流回路のキャパシタンス
をC、インダクタンスをLとすると、一般に、 Ip=V(C/L)1/2 で表わされるので、図9のような圧電素子駆動装置Bに
おいて、Cs=n2Cp及び(21)式を満たすように回路定
数を定めると、各転流電流I1,I2のピーク値(I1)m
ax,(I2)maxは、 (I1)max=VDC(Cs/La)1/2 …(23) (I2)max=n・VDC(Cp/Lb)1/2 =n・VDC〔(Cs/n2)/(n2La)〕1/2 =(VDC/n)(Cs/La)1/2 =(I1)max/n …(24) となる。従って、圧電素子6bから基準キャパシタ6a
への転流電流I2のピーク値(I2)maxは、基準キャパ
シタ6aから圧電素子6bへの転流電流I1のピーク値
(I1)maxに対して電圧比nに反比例して減少する。こ
のため図9のような圧電素子駆動装置Bでは、充電時と
放電時に転流回路10b,10aに流れる転流電流のピ
ーク値(I1)max,(I2)maxが大きく異なる可能性が
あり、サイリスタ3a,3bやMOSFET8a,8b
等のスイッチング素子の電流許容量が問題となる。つま
り、許容されるピーク電流を大きくとるためには大容量
のスイッチング素子を用いたり、スイッチング素子の直
並列接続等により大容量化を進める必要があり、スイッ
チング素子の利用効率が低下する、また圧電素子駆動装
置Bが大型化するなどの問題が発生する恐れがある。
[Third Embodiment] On the other hand, the peak value Ip of the commutation current is generally Ip = V (C / L, where V is the voltage on the discharge side, C is the capacitance of the commutation circuit, and L is the inductance. ) 1/2 , therefore, in the piezoelectric element driving device B as shown in FIG. 9, if the circuit constants are determined so as to satisfy Cs = n 2 Cp and the equation (21), the commutation currents I 1 , I 2 Peak value (I 1 ) m
ax, (I 2 ) max is (I 1 ) max = V DC (Cs / La) 1/2 (23) (I 2 ) max = n · V DC (Cp / Lb) 1/2 = n · V DC [(Cs / n 2 ) / (n 2 La)] 1/2 = (V DC / n) (Cs / La) 1/2 = (I 1 ) max / n (24) Therefore, from the piezoelectric element 6b to the reference capacitor 6a
The peak value (I 2 ) max of the commutation current I 2 to the piezoelectric element 6b decreases in inverse proportion to the voltage ratio n with respect to the peak value (I 1 ) max of the commutation current I 1 from the reference capacitor 6a to the piezoelectric element 6b. To do. Therefore, in the piezoelectric element driving device B as shown in FIG. 9, the peak values (I 1 ) max and (I 2 ) max of the commutation currents flowing in the commutation circuits 10b and 10a during charging and discharging may be significantly different. Yes, thyristors 3a, 3b and MOSFETs 8a, 8b
The current allowable amount of the switching element such as is a problem. In other words, in order to increase the allowable peak current, it is necessary to use a large-capacity switching element, or to increase the capacity by serially connecting switching elements in parallel, which reduces the utilization efficiency of the switching element. There is a possibility that a problem such as an increase in size of the element driving device B may occur.

【0051】このような問題を解決するためには、図9
のような圧電素子駆動装置Bに用いる制御回路16とし
て図10に示すような構成の制御回路16を用い、図1
1(a)〜(o)に示すように圧電素子駆動装置Bを制
御することができる。入力装置等から入力された変位指
令値Liと変位検出器21で検出された圧電素子6bの
変位実際値Lとは、加え合わせ点22で比較演算された
後、ゲイン調整器23に入力される。ゲイン調節器23
からは圧電素子6bの変位指令値Liと変位実際値Lと
の偏差(Li−L)に比例した偏差信号Soが出力される
(図11(a))。第1のコンパレータ61の第1の入
力と第2のコンパレータ62の第1の入力には各々ゲイ
ン調整器23から出力された偏差信号Soが入力されて
いる。第1及び第2の基準電圧設定器(可変抵抗器)6
3,64は直列に接続され、第1の基準電圧設定器63
の端は正電圧+Vに保たれ、第2の基準電圧設定器64
の端は負電圧−Vに保たれ、両基準電圧設定器63,6
4の接続点は0電位にアースされている。第1の基準電
圧設定器63及び第2の基準電圧設定器64からは不感
帯幅VS2≦So≦VS1を決めるしきい値電圧VS1(0<
S1≦+V)、VS2(−V≦VS2<0)が出力されてお
り(図11(a))、第1の基準電圧設定器63の出力
S1は第1のコンパレータ61の第2の入力に接続さ
れ、第2の基準電圧設定器64の出力VS2は第2のコン
パレータ62の第2の入力に接続されている。しかし
て、第1のコンパレータ61からは、偏差信号So>し
きい値電圧VS1の場合にHレベルの信号が出力され、偏
差信号So≦しきい値電圧VS1の場合にはLレベルの信
号が出力される(図11(b))。第2のコンパレータ
62からは、偏差信号So<VS2の場合にHレベルの信
号が出力され、偏差信号So≧VS2の場合にLレベルの
信号が出力される(図11(c))。第1のコンパレー
タ61の出力は、AND演算素子65の第1の入力と、
立ち下がりトリガタイプのモノステーブルマルチバイブ
レータ66の入力とに接続されており、さらにモノステ
ーブルマルチバイブレータ66の出力はNOT演算素子
67を通ってAND演算素子68の第1の入力に接続さ
れている。同様に、第2のコンパレータ62の出力は、
AND演算素子68の第2の入力と、立ち下がりトリガ
タイプのモノステーブルマルチバイブレータ69の入力
とに接続されており、さらにモノステーブルマルチバイ
ブレータ69の出力はNOT演算素子70を通ってAN
D演算素子65の第2の入力に接続されている。しかし
て、第2のコンパレータ62の出力が立ち下がり、モノ
ステーブルマルチバイブレータ69からトリガ信号が出
力されている時を除き、第1のコンパレータ61の出力
がそのままAND演算素子65から出力される。同じ
く、第1のコンパレータ61の出力が立ち下がり、モノ
ステーブルマルチバイブレータ66からトリガ信号が出
力されている時を除き、第2のコンパレータ62の出力
がそのままAND演算素子68から出力される。
In order to solve such a problem, FIG.
1 is used as the control circuit 16 used in the piezoelectric element driving apparatus B as shown in FIG.
The piezoelectric element driving device B can be controlled as shown in 1 (a) to (o). The displacement command value Li input from the input device or the like and the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b detected by the displacement detector 21 are compared and calculated at the addition point 22, and then input to the gain adjuster 23. . Gain adjuster 23
A deviation signal So proportional to the deviation (Li-L) between the displacement command value Li of the piezoelectric element 6b and the actual displacement value L is output from (FIG. 11 (a)). The deviation signal So output from the gain adjuster 23 is input to the first input of the first comparator 61 and the first input of the second comparator 62, respectively. First and second reference voltage setting device (variable resistor) 6
3, 64 are connected in series, and the first reference voltage setter 63
Is maintained at the positive voltage + V, and the second reference voltage setting device 64
Is maintained at a negative voltage -V, and both reference voltage setters 63, 6 are
The connection point of 4 is grounded to 0 potential. From the first reference voltage setting device 63 and the second reference voltage setting device 64, the threshold voltage V S1 (0 <which determines the dead band width V S2 ≦ So ≦ V S1
V S1 ≤ + V) and V S2 (-V ≤V S2 <0) are output (FIG. 11A), and the output V S1 of the first reference voltage setting unit 63 is the output of the first comparator 61. 2 is connected to the second input, and the output V S2 of the second reference voltage setter 64 is connected to the second input of the second comparator 62. Thus, from the first comparator 61, H-level signal is output when the deviation signal So.> threshold voltage V S1, L-level signal when the deviation signal So. ≦ threshold voltage V S1 Is output (FIG. 11B). The second comparator 62 outputs an H level signal when the deviation signal So <V S2 and an L level signal when the deviation signal So ≧ V S2 (FIG. 11C). The output of the first comparator 61, the first input of the AND operation element 65,
It is connected to the input of a falling trigger type monostable multivibrator 66, and the output of the monostable multivibrator 66 is connected to a first input of an AND operation element 68 through a NOT operation element 67. Similarly, the output of the second comparator 62 is
It is connected to the second input of the AND operation element 68 and the input of the falling trigger type monostable multivibrator 69, and the output of the monostable multivibrator 69 passes through the NOT operation element 70 to form an AN.
It is connected to the second input of the D arithmetic element 65. Then, the output of the first comparator 61 is directly output from the AND operation element 65 except when the output of the second comparator 62 falls and the trigger signal is output from the monostable multivibrator 69. Similarly, the output of the second comparator 62 is directly output from the AND operation element 68 except when the output of the first comparator 61 falls and the trigger signal is output from the monostable multivibrator 66.

【0052】同期パルス発振器75の出力は充電パルス
発生器76及び放電パルス発生器77の各入力に接続さ
れており、両パルス発生器76,77からは充電基準パ
ルス信号Pcと放電基準パルス信号Pdとが同期して出力
されている(図11(d)(e))。但し、充電パルス
発生器76及び放電パルス発生器77から出力される充
電基準パルス信号Pc及び放電基準パルス信号Pdは、そ
れぞれ各パルス発生器76,77によって適当なデュー
ティー比のパルス信号に変換されている。充電パルス発
生器76の出力は立ち上がりトリガタイプ及び立ち下が
りトリガタイプの各モノステーブルマルチバイブレータ
78,79に入力されている。また、放電パルス発生器
77の出力は立ち上がりトリガタイプのモノステーブル
マルチバイブレータ80に入力されている。
The output of the synchronous pulse oscillator 75 is connected to the respective inputs of the charge pulse generator 76 and the discharge pulse generator 77, and the charge reference pulse signal Pc and the discharge reference pulse signal Pd are output from both pulse generators 76 and 77. Are output in synchronization with each other (FIGS. 11D and 11E). However, the charge reference pulse signal Pc and the discharge reference pulse signal Pd output from the charge pulse generator 76 and the discharge pulse generator 77 are converted into pulse signals having an appropriate duty ratio by the pulse generators 76 and 77, respectively. There is. The output of the charging pulse generator 76 is input to each of the rising trigger type and falling trigger type monostable multivibrators 78 and 79. The output of the discharge pulse generator 77 is input to the rising trigger type monostable multivibrator 80.

【0053】ANDゲート71の出力はサイリスタゲー
ト駆動回路17に接続されていてサイリスタ3bをター
ンオンさせるようになっており、ANDゲート72の出
力はMOSFETゲート駆動回路18に接続されていて
MOSFET8bをオン・オフ制御するようになってお
り、ANDゲート71の第1の入力及びANDゲート7
2の第2の入力にはAND演算素子65の出力が接続さ
れている。また、モノステーブルマルチバイブレータ7
8の出力がANDゲート71の第2の入力に接続され、
充電パルス発生器76の出力が直接ANDゲート72の
第1の入力に接続されている。偏差信号Soがしきい値
電圧Vs1よりも大きい場合にはAND演算素子65から
ANDゲート71及び72にHレベル信号が出力され、
充電パルス発生器76からANDゲート72へは充電基
準パルス信号Pcが出力されるので、ANDゲート72
からMOSFET8bのゲートには充電基準パルス信号
Pcと同じ信号が送られ、MOSFET8bは充電基準
パルス信号Pcと同期してオン・オフ制御される(図1
1(h))。また、ANDゲート71からサイリスタ3
bには充電基準パルス信号Pcの立ち上がりと同期して
トリガ信号(図11(f))が出力され、サイリスタ3
bがターンオンする(図11(j))。
The output of the AND gate 71 is connected to the thyristor gate drive circuit 17 to turn on the thyristor 3b, and the output of the AND gate 72 is connected to the MOSFET gate drive circuit 18 to turn on the MOSFET 8b. It is designed to be turned off, and the first input of the AND gate 71 and the AND gate 7
The output of the AND operation element 65 is connected to the second input of No. 2. Also, Monostable Multivibrator 7
The output of 8 is connected to the second input of the AND gate 71,
The output of charging pulse generator 76 is directly connected to the first input of AND gate 72. When the deviation signal So is larger than the threshold voltage Vs1, the AND operation element 65 outputs an H level signal to the AND gates 71 and 72,
Since the charging reference pulse signal Pc is output from the charging pulse generator 76 to the AND gate 72, the AND gate 72
The same signal as the charging reference pulse signal Pc is sent from the MOSFET 8b to the gate of the MOSFET 8b, and the MOSFET 8b is on / off controlled in synchronization with the charging reference pulse signal Pc (FIG. 1).
1 (h)). Also, from the AND gate 71 to the thyristor 3
A trigger signal (Fig. 11 (f)) is output to b in synchronization with the rising of the charging reference pulse signal Pc, and the thyristor 3
b turns on (FIG. 11 (j)).

【0054】ANDゲート73の出力はサイリスタゲー
ト駆動回路17に接続されていてサイリスタ3aをター
ンオンさせるようになっており、ANDゲート74の出
力はMOSFETゲート駆動回路18に接続されていて
MOSFET8aをオン・オフ制御するようになってお
り、ANDゲート73及びANDゲート74の各第1の
入力にはAND演算素子68の出力が接続されている。
また、モノステーブルマルチバイブレータ80の出力が
ANDゲート73の第2の入力に接続され、放電パルス
発生器77の出力が直接ANDゲート74の第2の入力
に接続されている。偏差信号Soがしきい値電圧VS2
りも低い場合にはAND演算素子68からANDゲート
73及び74にHレベル信号が出力され、放電パルス発
生器77からANDゲート74へは放電基準パルス信号
Pdが出力されるので、ANDゲート74からMOSF
ET8aのゲートには放電基準パルス信号Pdと同じ信
号が送られ、MOSFET8aは放電基準パルス信号P
dと同期してオン・オフ制御される(図11(i))。
また、ANDゲート73からサイリスタ3aには放電基
準パルス信号Pdの立ち上がりと同期してトリガ信号
(図11(g))が出力され、サイリスタ3aがターン
オンする(図11(k))。
The output of the AND gate 73 is connected to the thyristor gate drive circuit 17 to turn on the thyristor 3a, and the output of the AND gate 74 is connected to the MOSFET gate drive circuit 18 to turn on the MOSFET 8a. The output of the AND operation element 68 is connected to the respective first inputs of the AND gate 73 and the AND gate 74.
The output of the monostable multivibrator 80 is connected to the second input of the AND gate 73, and the output of the discharge pulse generator 77 is directly connected to the second input of the AND gate 74. When the deviation signal So is lower than the threshold voltage V S2 , the AND operation element 68 outputs an H level signal to the AND gates 73 and 74, and the discharge pulse generator 77 outputs the discharge reference pulse signal Pd to the AND gate 74. Is output, the AND gate 74 outputs MOSF
The same signal as the discharge reference pulse signal Pd is sent to the gate of the ET 8a, and the MOSFET 8a receives the discharge reference pulse signal Pd.
On / off control is performed in synchronization with d (FIG. 11 (i)).
Further, a trigger signal (FIG. 11 (g)) is output from the AND gate 73 to the thyristor 3a in synchronization with the rising of the discharge reference pulse signal Pd, and the thyristor 3a is turned on (FIG. 11 (k)).

【0055】基準キャパシタ6aの電圧を検出する基準
キャパシタ電圧検出回路48の出力Vcはコンパレータ
50の第1の入力に接続され、基準電圧設定器49の出
力はコンパレータ50の第2の入力に接続されている。
コンパレータ50の出力と前記モノステーブルマルチバ
イブレータ79の出力はAND演算素子51に入力さ
れ、AND演算素子51の出力は櫛歯パルス発生器53
に入力されており、櫛歯パルス発生器53の出力はサイ
リスタゲート駆動回路17に接続されており、充電サイ
リスタ7をターンオン制御する。
The output Vc of the reference capacitor voltage detection circuit 48 for detecting the voltage of the reference capacitor 6a is connected to the first input of the comparator 50, and the output of the reference voltage setter 49 is connected to the second input of the comparator 50. ing.
The output of the comparator 50 and the output of the monostable multivibrator 79 are input to the AND operation element 51, and the output of the AND operation element 51 is the comb-tooth pulse generator 53.
Is input to the thyristor gate driving circuit 17, and the output of the comb-tooth pulse generator 53 is turned on to control the charging thyristor 7.

【0056】しかして、基準キャパシタ電圧検出回路4
8の出力電圧Vcが基準電圧設定器49のスレッショル
ド電圧Vsよりも低くなると、充電基準パルス信号Pcの
立ち下がり動作と同期して櫛歯パルス発生器53から充
電サイリスタ7へ櫛歯パルスが出力され、充電サイリス
タ7がターンオンされる。
Thus, the reference capacitor voltage detection circuit 4
When the output voltage Vc of 8 becomes lower than the threshold voltage Vs of the reference voltage setting unit 49, the comb-tooth pulse generator 53 outputs the comb-tooth pulse to the charging thyristor 7 in synchronization with the falling operation of the charging reference pulse signal Pc. , The charging thyristor 7 is turned on.

【0057】次に、図11(a)〜(o)に従って図1
0の制御回路16の動作を説明する。ここに、図11
(l)は基準キャパシタ6aの放電電流Ic、同図
(m)は基準キャパシタ6aの電圧Vc、同図(n)は
圧電素子6bの充電電流Ip、同図(o)は圧電素子6
bの電圧Vpを示す。まず、圧電素子6bの変位実際値
Lが変位指令値Liよりも小さく、偏差電圧Soがしきい
値電圧VS1よりも大きい場合には、図11(b)に示す
ように第1のコンパレータ61の出力及びAND演算素
子65の出力がHレベルとなって制御回路16が充電モ
ードとなる。充電モードとなっている区間では、充電パ
ルス発生器76、モノステーブルマルチバイブレータ7
8及びANDゲート71,72からなる充電制御回路8
1が動作状態となり、充電パルス発生器76から出力さ
れる図11(d)のような充電基準パルス信号Pcと同
期してMOSFET8bがオン・オフ制御される(図1
1(h))と共に充電基準パルス信号Pcの立ち上がり
と同期してモノステーブルマルチバイブレータ78から
出力される図11(f)のようなトリガ信号によりサイ
リスタ3bがターンオンされる(図11(j))。この
結果、図11(l)(n)に示すように、基準キャパシ
タ6aからインダクタンス2bへの放電とインダクタ2
bから圧電素子6bへの充電を交互に繰り返す。同時
に、基準キャパシタ6aが放電して基準キャパシタ6a
の電圧Vcが基準電圧設定器49のスレッショルド電圧
Vsよりも低下すると、コンパレータ50の出力がHレ
ベルになるので、充電基準パルス信号Pcの立ち下がり
時にAND演算素子51の出力がHレベルとなり、櫛歯
パルス発生器53からサイリスタゲート駆動回路17を
介して充電サイリスタ7に櫛歯信号が出力され、充電回
路13を通して直流電源1から基準キャパシタ6aに充
電される(図11(m))。これによって圧電素子6b
の変位実際値Lが次第に大きくなり(図11(o))、
変位指令値Liに次第に接近し、偏差信号So≦VS1にな
ると充電動作が終了する。一方、偏差信号So>VS1
場合には、第2のコンパレータ62の出力はLレベルと
なっているので、放電パルス発生器77、モノステーブ
ルマルチバイブレータ80及びANDゲート73,74
からなる放電制御回路82は動作しない。
Next, referring to FIGS. 11 (a) to 11 (o), FIG.
The operation of the control circuit 16 of 0 will be described. Here, FIG.
(L) is the discharge current Ic of the reference capacitor 6a, (m) is the voltage Vc of the reference capacitor 6a, (n) is the charging current Ip of the piezoelectric element 6b, and (o) is the piezoelectric element 6 in FIG.
The voltage Vp of b is shown. First, when the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b is smaller than the displacement command value Li and the deviation voltage So is larger than the threshold voltage V S1 , the first comparator 61 as shown in FIG. 11B. Output and the output of the AND operation element 65 become H level, and the control circuit 16 enters the charging mode. In the section in the charging mode, the charging pulse generator 76 and the monostable multivibrator 7
8 and AND gates 71, 72 charge control circuit 8
1 becomes the operating state, and the MOSFET 8b is on / off controlled in synchronization with the charging reference pulse signal Pc output from the charging pulse generator 76 as shown in FIG.
1 (h)) and the trigger signal as shown in FIG. 11 (f) output from the monostable multivibrator 78 in synchronization with the rising of the charging reference pulse signal Pc turns on the thyristor 3b (FIG. 11 (j)). . As a result, as shown in FIGS. 11 (l) (n), the discharge from the reference capacitor 6a to the inductor 2b and the inductor 2
Charging from b to the piezoelectric element 6b is alternately repeated. At the same time, the reference capacitor 6a is discharged and the reference capacitor 6a
When the voltage Vc of the reference voltage setting unit 49 becomes lower than the threshold voltage Vs of the reference voltage setting unit 49, the output of the comparator 50 becomes the H level, so that the output of the AND operation element 51 becomes the H level at the fall of the charging reference pulse signal Pc, and the comb A comb-tooth signal is output from the tooth pulse generator 53 to the charging thyristor 7 via the thyristor gate drive circuit 17, and the DC power source 1 charges the reference capacitor 6a from the charging circuit 13 (FIG. 11 (m)). As a result, the piezoelectric element 6b
The actual displacement value L of is gradually increased (FIG. 11 (o)),
When the displacement command value Li is gradually approached and the deviation signal So ≦ V S1 is satisfied, the charging operation ends. On the other hand, when the deviation signal So> V S1 , the output of the second comparator 62 is at the L level, so the discharge pulse generator 77, the monostable multivibrator 80, and the AND gates 73 and 74.
The discharge control circuit 82 consisting of does not operate.

【0058】このように基準キャパシタ6aから圧電素
子6bへの転流動作は充電基準パルス信号Pcと同期し
て何回かに分けて行なわれ、しかも、充電パルス発生器
76で発生する充電基準パルス信号Pcの周期及びパル
ス幅は一定であるため、基準キャパシタ6aから圧電素
子6bへ転送される転流電流I1のピーク値(I1)max
を小さくできると共に基準キャパシタ6aの電圧Vcが
一定である限り転流電流I1のピーク値(I1)maxは常
に一定となる。よって、1回の転流動作によって転送さ
れる電荷は一定となり、転流動作の回数を制御すること
によって圧電素子6bに必要量の電荷が補充されること
になる。
As described above, the commutation operation from the reference capacitor 6a to the piezoelectric element 6b is performed several times in synchronization with the charge reference pulse signal Pc, and the charge reference pulse generated by the charge pulse generator 76 is generated. Since the period and pulse width of the signal Pc are constant, the peak value (I 1 ) max of the commutation current I 1 transferred from the reference capacitor 6a to the piezoelectric element 6b.
And the peak value (I 1 ) max of the commutation current I 1 is always constant as long as the voltage Vc of the reference capacitor 6a is constant. Therefore, the charge transferred by one commutation operation becomes constant, and the necessary amount of charge is replenished to the piezoelectric element 6b by controlling the number of commutation operations.

【0059】なお、基準キャパシタ電圧検出回路48、
基準電圧設定器49、コンパレータ50及びAND演算
素子51からなる補助充電制御回路83は、基準キャパ
シタ6aの電圧Vcが一定値Vs以下に低下した場合に直
流電源1から基準キャパシタ6aへ補助充電を行なうも
のであるが、この補助充電制御回路83を省略してモノ
ステーブルマルチバイブレータ79の出力を直接櫛歯パ
ルス発生器53に入力させ、毎回の転流動作毎に基準キ
ャパシタ6aに補助充電させるようにしてもよい。
The reference capacitor voltage detection circuit 48,
The auxiliary charging control circuit 83 including the reference voltage setter 49, the comparator 50, and the AND operation element 51 performs auxiliary charging from the DC power supply 1 to the reference capacitor 6a when the voltage Vc of the reference capacitor 6a drops below a certain value Vs. However, the auxiliary charging control circuit 83 is omitted, and the output of the monostable multivibrator 79 is directly input to the comb-tooth pulse generator 53 so that the reference capacitor 6a is auxiliary charged at each commutation operation. May be.

【0060】逆に、圧電素子6bの変位実際値Lが変位
指令値Liよりも大きく、偏差電圧Soがしきい値電圧V
S2よりも小さい場合には、図11(c)に示すように第
2のコンパレータ62の出力及びAND演算素子68の
出力がHレベルとなって制御回路16が放電モードとな
る。放電モードとなっている区間では、放電制御回路8
2が動作状態となり、放電パルス発生器77から出力さ
れる図11(e)のような放電基準パルス信号Pdと同
期してMOSFET8aがオン・オフ制御される(図1
1(i))と共に放電基準パルス信号Pdの立ち上がり
と同期してモノステーブルマルチバイブレータ80から
出力される図11(g)のようなトリガ信号によりサイ
リスタ3aがターンオンされる(図11(k))。この
結果、図11(l)(n)に示すように、圧電素子6b
からインダクタンス2aへの放電とインダクタ2aから
基準キャパシタ6aへの充電を交互に繰り返す。これに
よって圧電素子6bの変位実際値Lが次第に小さくなり
(図11(o))、変位指令値Liに次第に接近し、偏
差信号So≧Vs2になると放電動作が終了する。一方、
偏差信号So<VS2の場合には、第1のコンパレータ6
1の出力はLレベルとなっているので、充電制御回路8
1は動作しない。なお、放電動作の場合には、基準キャ
パシタ6aの電圧Vcが上昇するが、基準キャパシタ電
圧検出回路48のインピーダンスの影響で放電する傾向
にあり、基準キャパシタ6aの電圧Vcが一定値Vs以下
の場合には充電回路13から補助充電される。
On the contrary, the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b is larger than the displacement command value Li, and the deviation voltage So is the threshold voltage V.
When it is smaller than S2 , as shown in FIG. 11C, the output of the second comparator 62 and the output of the AND operation element 68 become H level, and the control circuit 16 enters the discharge mode. In the section in the discharge mode, the discharge control circuit 8
2 becomes an operating state, and the MOSFET 8a is on / off controlled in synchronization with the discharge reference pulse signal Pd output from the discharge pulse generator 77 as shown in FIG.
1 (i)) and the trigger signal as shown in FIG. 11 (g) output from the monostable multivibrator 80 in synchronization with the rising of the discharge reference pulse signal Pd turns on the thyristor 3a (FIG. 11 (k)). . As a result, as shown in FIGS. 11 (l) and (n), the piezoelectric element 6b
To the inductance 2a and the charging from the inductor 2a to the reference capacitor 6a are alternately repeated. As a result, the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b becomes gradually smaller (FIG. 11 (o)), gradually approaches the displacement command value Li, and the discharge operation ends when the deviation signal So ≧ Vs2. on the other hand,
When the deviation signal So <V S2 , the first comparator 6
Since the output of 1 is at the L level, the charge control circuit 8
1 does not work. In the discharging operation, the voltage Vc of the reference capacitor 6a rises, but the voltage Vc of the reference capacitor 6a tends to discharge due to the influence of the impedance of the reference capacitor voltage detection circuit 48. The auxiliary charging is performed by the charging circuit 13.

【0061】このように圧電素子6bから基準キャパシ
タ6aへの転流動作も放電基準パルス信号Pdと同期し
て何回かに分けて行なわれ、しかも、放電パルス発生器
77で発生する放電基準パルス信号Pdの周期及びパル
ス幅は一定であるため、圧電素子6bから基準キャパシ
タ6aへ転送される転流電流I2のピーク値(I2)max
を小さくできると共に一定に保つことができる。よっ
て、この場合も1回の転流動作によって転送される電荷
は一定となるが、転流動作の回数によって基準キャパシ
タ6aへ転送する電荷量が制御される。
In this way, the commutation operation from the piezoelectric element 6b to the reference capacitor 6a is also performed several times in synchronization with the discharge reference pulse signal Pd, and the discharge reference pulse generated by the discharge pulse generator 77 is generated. Since the period and pulse width of the signal Pd are constant, the peak value (I 2 ) max of the commutation current I 2 transferred from the piezoelectric element 6b to the reference capacitor 6a.
Can be made small and can be kept constant. Therefore, even in this case, the charge transferred by one commutation operation is constant, but the amount of charge transferred to the reference capacitor 6a is controlled by the number of commutation operations.

【0062】また、充電パルス発生器76と放電パルス
発生器77とによって充電基準パルス信号Pcのパルス
幅と放電基準パルス信号Pdとを別々に設定できるよう
にしているので、これらのパルス幅を適当に設定するこ
とにより充電動作時の転流電流I1のピーク値(I1)ma
xと放電動作時の転流電流I2のピーク値(I2)maxとを
小さくすると共にほぼ同一レベルとなるように調整する
ことができる。従って、インダクタ2a,2bによる磁
気回路を小型化でき、サイリスタ3a,3bやMOSF
ET8a,8bの利用率を向上させることができ、圧電
素子駆動装置Bの大型化を避けることができる。
Since the charge pulse generator 76 and the discharge pulse generator 77 can separately set the pulse width of the charge reference pulse signal Pc and the discharge reference pulse signal Pd, these pulse widths can be set appropriately. By setting the peak value (I 1 ) ma of the commutation current I 1 during the charging operation.
It is possible to reduce x and the peak value (I 2 ) max of the commutation current I 2 during the discharge operation and adjust them so that they are substantially at the same level. Therefore, the magnetic circuit by the inductors 2a and 2b can be downsized, and the thyristors 3a and 3b and the MOSF can be reduced.
The utilization rate of the ETs 8a and 8b can be improved, and the piezoelectric element driving device B can be prevented from increasing in size.

【0063】また、この制御回路16においては、第1
及び第2の基準電圧設定器63,64と第1及び第2の
コンパレータ61,62によって構成される不感帯設定
回路84で不感帯VS2≦So≦VS1を設定しているの
で、図11に示すように偏差信号Soのレベルが不感帯
の領域を通過しても直ちに充電動作から放電動作に切り
替わったり、直ちに放電動作から充電動作に切り替わっ
たりすることがない。圧電素子6bの制御精度を高くす
る場合には不感帯の幅は小さくしておくのが好ましい
が、不感帯を設定しておくことにより充放電動作の切り
替えのタイミングの不具合を防止することができ、ま
た、圧電素子6bの変位実際値Lが変位指令値Liとほ
ぼ一致していて偏差(Li−L)≒0の場合に雑音等に
よる充放電の繰り返しチャタリングが発生するのを防止
することができる。
Further, in the control circuit 16, the first
The dead band V S2 ≤So ≤V S1 is set by the dead band setting circuit 84 configured by the first and second reference voltage setters 63 and 64 and the first and second comparators 61 and 62, and therefore, it is shown in FIG. As described above, even if the level of the deviation signal So passes through the dead zone, the charging operation is not immediately switched to the discharging operation, or the discharging operation is not immediately switched to the charging operation. When the control accuracy of the piezoelectric element 6b is increased, it is preferable that the width of the dead zone is made small, but by setting the dead zone, it is possible to prevent the problem of the timing of switching the charge / discharge operation. When the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b substantially matches the displacement command value Li and the deviation (Li-L) ≈0, it is possible to prevent repetitive chattering of charge / discharge due to noise or the like.

【0064】図10の制御回路で、モノステーブルマル
チバイブレータ66,69、NOT演算素子67,70
及びAND演算素子65,68からなる充放電タイミン
グ制御回路85を設けている理由はつぎの通りである。
第1のコンパレータ61がHレベル(充電モード)から
Lレベルに立ち下がったとき、タイミングによっては同
時に第2のコンパレータ62の出力がHレベルに立ち上
がることがある。このような場合、充電モードから即時
に放電モードに切り替わる恐れがあるので、充放電タイ
ミング制御回路85により、充電モードから放電モード
に切り替わる際に一定時間タイミングをずらせて即時切
り替わりによる不具合を防止している。逆に、放電モー
ドから充電モードに即時に切り替わることによる不具合
も充放電タイミング制御回路85により防止することが
できる。但し、図10の制御回路のように不感帯設定回
路84が設けられている場合には、充放電タイミング制
御回路85は必要なく、あるいは、不感帯設定回路84
と充放電タイミング制御回路85のうち一方を択一的に
用いてもよい。さらに、図10の制御回路16では、充
電パルス発生器76と放電パルス発生器77の立ち上が
りタイミングを同期パルス発振器75によって同期させ
ているので、充放電タイミング制御回路85の必要性は
より低くなっている。
In the control circuit of FIG. 10, the monostable multivibrators 66, 69 and the NOT operation elements 67, 70 are used.
The reason why the charge / discharge timing control circuit 85 including the AND operation elements 65 and 68 is provided is as follows.
When the first comparator 61 falls from the H level (charge mode) to the L level, the output of the second comparator 62 may rise to the H level at the same time depending on the timing. In such a case, since there is a possibility that the charging mode is immediately switched to the discharging mode, the charging / discharging timing control circuit 85 shifts the timing for a certain period of time when switching from the charging mode to the discharging mode to prevent a malfunction due to the immediate switching. There is. On the contrary, the charging / discharging timing control circuit 85 can prevent the trouble caused by the immediate switching from the discharging mode to the charging mode. However, when the dead zone setting circuit 84 is provided as in the control circuit of FIG. 10, the charge / discharge timing control circuit 85 is not necessary, or the dead zone setting circuit 84 is not necessary.
Alternatively, one of the charge and discharge timing control circuit 85 may be used alternatively. Further, in the control circuit 16 of FIG. 10, since the rising timings of the charge pulse generator 76 and the discharge pulse generator 77 are synchronized by the synchronous pulse oscillator 75, the need for the charge / discharge timing control circuit 85 becomes lower. There is.

【0065】〔第4実施例〕図12は圧電素子駆動装置
Bに用いられるさらに別な制御回路16の構成を示す回
路図である。また、図13(a)〜(l)は基準キャパ
シタ6aから圧電素子6bへ電荷を転送する場合の同上
の制御回路16の各部の動作波形を示す図であって、図
13(a)は偏差信号So、図13(b)はAND演算
素子65の出力、図13(c)は同期パルス信号P1、
図13(d)はリミットパルス信号P2、図13(e)
は電流到達パルス信号P3、図13(f)はMOSFE
T8bのオン・オフ動作、図13(g)はサイリスタ3
bのオン・オフ状態、図13(h)は基準キャパシタ6
aの放電電流Ic、図13(i)は圧電素子6bの充電
電流Ip、図13(j)は補助充電指令信号P4、図1
3(k)は基準キャパシタ6aの電圧Vc、図13
(l)は圧電素子6bの電圧Vpである。図10の制御
回路16では、充電時の基準キャパシタ6aからインダ
クタ2bへの転流期間が一定であるため、インダクタ2
bに流れる転流電流I1のピーク値(I1)maxが直流電
源1の電圧VDCに依存する。これを回避するためには、
直流電源1の電圧VDCが定電圧化されるように制御する
か、あるいは、充電時及び放電時の転流電流I1,I2
ピーク値(I1)max,(I2)maxが一定となるように制
御するか、いずれかの方法をとることができる。図12
の制御回路16は後者の方法により転流電流I1,I2
ピーク値(I1)max,(I2)maxが直流電源1の電圧V
DCに依存することなく一定値に保たれるようにしたもの
である。
[Fourth Embodiment] FIG. 12 is a circuit diagram showing the configuration of still another control circuit 16 used in the piezoelectric element driving apparatus B. 13 (a) to 13 (l) are diagrams showing the operation waveforms of the respective parts of the control circuit 16 in the above when the charge is transferred from the reference capacitor 6a to the piezoelectric element 6b, and FIG. Signal So, FIG. 13 (b) is the output of the AND operation element 65, FIG. 13 (c) is the synchronization pulse signal P1,
13 (d) shows the limit pulse signal P2, FIG. 13 (e).
Is the current arrival pulse signal P3, and FIG.
On / off operation of T8b, FIG. 13 (g) shows thyristor 3
b on / off state, FIG. 13 (h) shows the reference capacitor 6
1a is the discharge current Ic, FIG. 13 (i) is the charge current Ip of the piezoelectric element 6b, and FIG. 13 (j) is the auxiliary charge command signal P4.
3 (k) is the voltage Vc of the reference capacitor 6a, FIG.
(L) is the voltage Vp of the piezoelectric element 6b. In the control circuit 16 of FIG. 10, since the commutation period from the reference capacitor 6a to the inductor 2b during charging is constant, the inductor 2
The peak value (I 1 ) max of the commutation current I 1 flowing in b depends on the voltage V DC of the DC power supply 1. To avoid this,
The voltage V DC of the DC power supply 1 is controlled to be a constant voltage, or the peak values (I 1 ) max and (I 2 ) max of the commutation currents I 1 and I 2 during charging and discharging are set to It can be controlled so as to be constant, or either method can be taken. 12
The control circuit 16 is the commutation current I 1 by the latter method, I 2 of the peak value (I 1) max, (I 2) max voltage V of the DC power supply 1 of
It is designed to be maintained at a constant value without depending on DC .

【0066】以下、図12の制御回路16を図13
(a)〜(l)を参照しながら説明する。変位指令値L
iと変位検出器21で検出された変位実際値Lとは、加
え合わせ点22で比較演算された後、ゲイン調整器23
に入力される。ゲイン調節器23から出力された偏差信
号Soは不感帯設定回路84に入力され、さらに、不感
帯設定回路84の2つの出力はそれぞれ充放電タイミン
グ制御回路85の2つの入力に接続されている。充放電
タイミング制御回路85の出力部を構成する2つのAN
D演算素子65,68のうち、充電モード用のAND演
算素子65の出力は、サイリスタ3bを制御するAND
ゲート71の第1の入力とMOSFET8bを制御する
ANDゲート72の第2の入力に接続されている。さら
に、AND演算素子65の出力は充電サイリスタ7を制
御するANDゲート91の第1の入力にも接続されてい
る。放電モード用のAND演算素子68の出力は、サイ
リスタ3aを制御するANDゲート73とMOSFET
8aを制御するANDゲート74の各第1の入力に接続
されている。
Below, the control circuit 16 of FIG.
A description will be given with reference to (a) to (l). Displacement command value L
i and the actual displacement value L detected by the displacement detector 21 are compared at an addition point 22 and then calculated.
Entered in. The deviation signal So output from the gain adjuster 23 is input to the dead zone setting circuit 84, and the two outputs of the dead zone setting circuit 84 are connected to the two inputs of the charge / discharge timing control circuit 85, respectively. Two ANs configuring the output part of the charge / discharge timing control circuit 85
Of the D operation elements 65 and 68, the output of the AND operation element 65 for charge mode is the AND for controlling the thyristor 3b.
It is connected to the first input of the gate 71 and the second input of the AND gate 72 which controls the MOSFET 8b. Further, the output of the AND operation element 65 is also connected to the first input of the AND gate 91 which controls the charging thyristor 7. The output of the AND operation element 68 for the discharge mode is the AND gate 73 for controlling the thyristor 3a and the MOSFET.
8a is connected to each first input of an AND gate 74.

【0067】しかして、不感帯設定回路84によって図
13(a)に示すようなVS2≦So≦VS1の範囲の不感
帯が設定されており、圧電素子6bの変位実際値Lが変
位指令値Liよりも小さく、変位信号So>VS1の場合に
は、図13(b)に示すようにAND演算素子65の出
力がHレベル、AND演算素子68の出力がLレベルと
なって充電モードとなり、放電用のANDゲート73,
74の出力をLレベルに固定すると共に充電用のAND
ゲート71,72から制御信号を出力可能となる。ま
た、変位信号So<VS2の場合には、AND演算素子6
5の出力がLレベル、AND演算素子68の出力がHレ
ベルとなって放電モードとなり、充電用のANDゲート
71,72の出力をLレベルに固定すると共に放電用の
ANDゲート73,74から制御信号を出力可能とな
る。
Therefore, the dead zone setting circuit 84 sets a dead zone in the range of V S2 ≤So ≤V S1 as shown in FIG. 13A, and the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b is the displacement command value Li. When the displacement signal So> V S1 is smaller than the above, the output of the AND operation element 65 becomes the H level and the output of the AND operation element 68 becomes the L level as shown in FIG. AND gate 73 for discharging,
Output of 74 is fixed at L level and AND for charging
A control signal can be output from the gates 71 and 72. When the displacement signal So <V S2 , the AND operation element 6
The output of No. 5 is at the L level, the output of the AND operation element 68 is at the H level, and the discharge mode is set, and the outputs of the AND gates 71 and 72 for charging are fixed at the L level and controlled by the AND gates 73 and 74 for discharging. A signal can be output.

【0068】同期パルス発振器75aの出力は充電パル
ス発生器76a及び放電パルス発生器77aの各第1の
入力に接続されている。同期パルス発振器75aから
は、図13(c)のような一定周期毎の同期パルス信号
P1が出力されている。充電パルス発生器76a及び放
電パルス発生器77aは、いずれも第1の入力にトリガ
信号(すなわち、同期パルス信号P1)が入力されると
Hレベルに立ち上がり、第2の入力にトリガ信号が入力
されるとLレベルに立ち下がる。充電パルス発生器76
aの出力は立ち上がりトリガタイプのモノステーブルマ
ルチバイブレータ78の入力とANDゲート72の第1
の入力に接続され、モノステーブルマルチバイブレータ
78の出力がANDゲート71の第2の入力に接続され
ている。従って、充放電タイミング制御回路85の出力
が充電モードになっている場合には、同期パルス発振器
75aから同期パルス信号P1が出力されて充電パルス
発生器76aの出力が立ち上がった時に、MOSFET
8bがオンになると共にサイリスタ3bがターンオン
し、基準キャパシタ6aからインダクタ2bへの転流動
作が開始する。また、放電パルス発生器77aの出力は
立ち上がりトリガタイプのモノステーブルマルチバイブ
レータ80の入力とANDゲート74の第2の入力に接
続され、モノステーブルマルチバイブレータ80の出力
がANDゲート73の第2の入力に接続されている。従
って、充放電タイミング制御回路85の出力が放電モー
ドになっている場合には、同期パルス発振器75aから
同期パルス信号P1が出力されて放電パルス発生器77
aの出力が立ち上がった時に、MOSFET8aがオン
になると共にサイリスタ3bがターンオンし、圧電素子
6bからインダクタ2aへの転流動作が開始する。
The output of the synchronous pulse oscillator 75a is connected to the respective first inputs of the charge pulse generator 76a and the discharge pulse generator 77a. From the synchronous pulse oscillator 75a, a synchronous pulse signal P1 for every constant period as shown in FIG. 13C is output. The charge pulse generator 76a and the discharge pulse generator 77a both rise to H level when the trigger signal (that is, the synchronization pulse signal P1) is input to the first input, and the trigger signal is input to the second input. Then it falls to L level. Charging pulse generator 76
The output of a is the input of the rising trigger type monostable multivibrator 78 and the first of the AND gate 72.
Of the AND gate 71, and the output of the monostable multivibrator 78 is connected to the second input of the AND gate 71. Therefore, when the output of the charging / discharging timing control circuit 85 is in the charging mode, when the synchronous pulse signal P1 is output from the synchronous pulse oscillator 75a and the output of the charge pulse generator 76a rises, the MOSFET is
8b is turned on, the thyristor 3b is turned on, and the commutation operation from the reference capacitor 6a to the inductor 2b is started. The output of the discharge pulse generator 77a is connected to the input of the rising trigger type monostable multivibrator 80 and the second input of the AND gate 74, and the output of the monostable multivibrator 80 is connected to the second input of the AND gate 73. It is connected to the. Therefore, when the output of the charge / discharge timing control circuit 85 is in the discharge mode, the synchronous pulse signal P1 is output from the synchronous pulse oscillator 75a to generate the discharge pulse generator 77.
When the output of a rises, the MOSFET 8a is turned on, the thyristor 3b is turned on, and the commutation operation from the piezoelectric element 6b to the inductor 2a is started.

【0069】リミットパルス発生器75bは同期パルス
発振器75aの同期パルス信号P1と一定時間tdだけ
遅れて同一周期で図13(d)のようなリミットパルス
信号P2を出力している。電流検出器14に接続された
電流検出・比較回路15の出力は、絶対値回路15aを
介してコンパレータ92の第1の入力に接続され、ピー
ク電流設定器93の出力はコンパレータ92の第2の入
力に接続されており、コンパレータ92の出力はモノス
テーブルマルチバイブレータ94に入力されている。上
記絶対値回路15aは、転流電流I1,I2の流れる向き
に係わりなく電流検出器14で検出した転流電流I1
2の値の絶対値をコンパレータ92へ出力させるため
である。よって、転流回路10a,10b(もしくは、
インダクタ2a,2b)に流れる転流電流I1,I2がピ
ーク電流設定器93に設定されている設定ピーク電流I
mに等しくなると、コンパレータ92が立ち上がってモ
ノステーブルマルチバイブレータ94から図13(e)
のような電流到達パルス信号P3が出力される。リミッ
トパルス発生器75bの出力及びモノステーブルマルチ
バイブレータ94の出力はいずれもOR演算素子95に
入力され、OR演算素子95の出力は充電パルス発生器
76aと放電パルス発生器77aの各第2の入力に接続
されている。従って、基準キャパシタ6aから圧電素子
6bへ電荷を転流している場合であれば、転流電流I1
が設定ピーク電流Imに達した瞬間、モノステーブルマ
ルチバイブレータ94から電流到達パルス信号P3が出
力され、充電パルス発生器76aの出力がLレベルに下
がって、MOSFET8bがオフとなり、転流電流I1
がインダクタ2bから圧電素子6bへ転送される。同様
に、圧電素子6bから基準キャパシタ6aへ電荷が転流
されている場合には、転流電流I2が設定ピーク電流Im
に達した瞬間、モノステーブルマルチバイブレータ94
から電流到達パルス信号P3が出力され、放電パルス発
生器77aの出力がLレベルに下がってMOSFET8
aがオフとなり、転流電流I2がインダクタ2aから基
準キャパシタ6aに転送される。これらは正常な動作状
態であって、その場合には転流電流I1又はI2のピーク
値はピーク電流設定器93により設定された一定値(設
定ピーク電流Im)となる。あるいは、電流到達パルス
信号P3が出力されることなくリミットパルス発生器7
5bからリミットパルス信号P2が出力された場合も、
充電パルス発生器76a又は放電パルス発生器77aの
出力がLレベルに下がり、MOSFET8b又は8aが
オフとなる。これは例えば基準キャパシタ6aや圧電素
子6b、直流電源1の電圧が下がっている場合であっ
て、その場合には転流電流I1又はI2のピーク値は設定
ピーク電流Imよりも小さくなる。
The limit pulse generator 75b outputs the limit pulse signal P2 as shown in FIG. 13 (d) in the same cycle with a delay of a fixed time td from the sync pulse signal P1 of the sync pulse oscillator 75a. The output of the current detection / comparison circuit 15 connected to the current detector 14 is connected to the first input of the comparator 92 via the absolute value circuit 15a, and the output of the peak current setting device 93 is the second input of the comparator 92. It is connected to the input, and the output of the comparator 92 is input to the monostable multivibrator 94. The absolute value circuit 15a detects the commutation current I 1 , which is detected by the current detector 14 regardless of the flowing directions of the commutation currents I 1 and I 2 .
This is for outputting the absolute value of the value of I 2 to the comparator 92. Therefore, the commutation circuits 10a and 10b (or,
The commutation currents I 1 and I 2 flowing through the inductors 2a and 2b) are set in the peak current setting device 93 by the set peak current I.
When it becomes equal to m, the comparator 92 rises, and the monostable multivibrator 94 is operated.
A current arrival pulse signal P3 such as Both the output of the limit pulse generator 75b and the output of the monostable multivibrator 94 are input to the OR operation element 95, and the output of the OR operation element 95 is the second input of each of the charge pulse generator 76a and the discharge pulse generator 77a. It is connected to the. Therefore, in the case where electric charges are commutated from the reference capacitor 6a to the piezoelectric element 6b, the commutation current I 1
When the current reaches the set peak current Im, the monostable multivibrator 94 outputs the current arrival pulse signal P3, the output of the charging pulse generator 76a falls to the L level, the MOSFET 8b turns off, and the commutation current I 1
Is transferred from the inductor 2b to the piezoelectric element 6b. Similarly, when the charge is commutated from the piezoelectric element 6b to the reference capacitor 6a, the commutation current I 2 is the set peak current Im.
The moment you reach the limit, Monostable Multivibrator 94
The current arrival pulse signal P3 is output from the discharge pulse generator 77a, the output of the discharge pulse generator 77a falls to the L level, and the MOSFET 8
a is turned off, and the commutation current I 2 is transferred from the inductor 2a to the reference capacitor 6a. These are normal operating conditions, and in this case, the peak value of the commutation current I 1 or I 2 is a constant value (set peak current Im) set by the peak current setting device 93. Alternatively, the limit pulse generator 7 can be operated without outputting the current arrival pulse signal P3.
Even when the limit pulse signal P2 is output from 5b,
The output of the charge pulse generator 76a or the discharge pulse generator 77a falls to the L level, and the MOSFET 8b or 8a is turned off. This is, for example, when the voltages of the reference capacitor 6a, the piezoelectric element 6b, and the DC power supply 1 are lowered, and in that case, the peak value of the commutation current I 1 or I 2 is smaller than the set peak current Im.

【0070】96は補助充電制御回路である。リミット
パルス発生器75bと充電モードのAND演算素子65
を入力側に接続されたAND演算素子97の出力と、電
源投入時初期充電回路98はOR演算素子99の各入力
に接続されている。電源投入時初期充電回路98は、抵
抗100とコンデンサ101の直列接続回路を抵抗10
0側で電圧Vccにプルアップし、コンデンサ101側で
アース電位にプルダウンし、抵抗100とコンデンサ1
01の接続点をシュミットトリガ形NOT演算素子10
2に接続して構成されており、シュミットトリガ形NO
T演算素子102の出力がOR演算素子99に接続され
ている。さらに、OR演算素子99の出力が立ち上がり
トリガタイプのモノステーブルマルチバイブレータ10
3に接続され、モノステーブルマルチバイブレータ10
3の出力が櫛歯パルス発生器53に接続され、櫛歯パル
ス発生器53の出力が充電サイリスタ7をターンオン制
御するためのANDゲート91に接続されている。
Reference numeral 96 is an auxiliary charging control circuit. Limit pulse generator 75b and AND operation element 65 in charge mode
The output of the AND operation element 97 connected to the input side and the power-on initial charging circuit 98 are connected to each input of the OR operation element 99. The power-on initial charging circuit 98 includes a resistor 100 and a capacitor 101 connected in series to form a resistor 10
It is pulled up to the voltage Vcc on the 0 side and pulled down to the ground potential on the capacitor 101 side, and the resistor 100 and the capacitor 1 are connected.
The connection point of 01 is the Schmitt trigger type NOT arithmetic element 10
It is configured by connecting to 2 and has a Schmitt trigger type NO.
The output of the T arithmetic element 102 is connected to the OR arithmetic element 99. Furthermore, the output of the OR operation element 99 is a rising trigger type monostable multivibrator 10
3 connected, monostable multivibrator 10
3 is connected to the comb-tooth pulse generator 53, and the output of the comb-tooth pulse generator 53 is connected to the AND gate 91 for controlling the turn-on of the charging thyristor 7.

【0071】しかして、圧電素子駆動装置Bの電源が投
入され、抵抗100に印加されている電圧がVccまで上
昇し、電源投入時初期充電回路98の出力がHレベルに
なると、櫛歯パルス発生器53に補助充電指令信号P4
が出力され、充電サイリスタ7がターンオンして直流電
源1から基準キャパシタ6aに初期充電される。また、
AND演算素子65の出力がHレベルとなった充電モー
ドにおいては、リミットパルス発生器75bから出力さ
れるリミットパルス信号P2と同期して櫛歯パルス発生
器53に補助充電指令信号P4が出力され、充電サイリ
スタ7がターンオンして直流電源1から基準キャパシタ
6aに充電される。
When the piezoelectric element driving apparatus B is turned on, the voltage applied to the resistor 100 rises to Vcc, and the output of the initial charging circuit 98 at the time of turning on the power becomes H level. Auxiliary charge command signal P4 to the device 53
Is output, the charging thyristor 7 is turned on, and the DC capacitor 1 initially charges the reference capacitor 6a. Also,
In the charge mode in which the output of the AND operation element 65 is at the H level, the auxiliary charge command signal P4 is output to the comb-tooth pulse generator 53 in synchronization with the limit pulse signal P2 output from the limit pulse generator 75b, The charging thyristor 7 is turned on and the DC capacitor 1 charges the reference capacitor 6a.

【0072】次に、図13(a)〜(l)に従って図1
2の制御回路16における充電モード時の動作を説明す
る。偏差(Li−L)に対応する偏差信号Soが不感帯の
しきい値VS1よりも大きな充電モード(図13(a)
(b))においては、同期パルス発振器75aから出力
される同期パルス信号P1と同期してMOSFET8b
がオンになると共にサイリスタ3bがターンオンされ
(図13(c)(f)(g))、基準キャパシタ6aか
らインダクタ2bに転流電流I1が流れる(図13
(h))。この転流電流I1が設定ピーク電流Imに達し
てモノステーブルマルチバイブレータ94から電流到達
パルス信号P3が出力されるとMOSFET8bがオフ
となり(図13(e)(f))、インダクタ2bから圧
電素子6aに電荷が転送され(図13(i))、圧電素
子6bが変位する。転流電流I1が設定ピーク電流Imに
達しなかった場合には、リミットパルス信号P2に合わ
せてMOSFET8bをオフにし(図13(d)
(f))、インダクタ2bから圧電素子6bに電荷を転
流させる。従って、圧電素子6bは、設定ピーク電流I
mもしくはそれ以下のピーク値を持つ複数回の転流動作
によって基準キャパシタ6aから充電される。また、各
転流動作によって基準キャパシタ6aの電圧Vcが低下
するが、リミットパルス信号P2と同期して充電サイリ
スタ7をターンオンし、毎回基準キャパシタ6aに充電
している(図13(j)(k))ので、転流電流I1
次第に小さくなるのが防止される。こうして、圧電素子
6bの変位実際値LがLi−VS1に達し、偏差信号Soが
不感帯に達すると、充電モードが解除される(図13
(a)(l))。
Next, referring to FIGS. 13 (a) to 13 (l), FIG.
The operation of the second control circuit 16 in the charging mode will be described. The charging mode in which the deviation signal So corresponding to the deviation (Li-L) is larger than the dead zone threshold V S1 (FIG. 13A).
In (b), the MOSFET 8b is synchronized with the sync pulse signal P1 output from the sync pulse oscillator 75a.
Is turned on and the thyristor 3b is turned on (FIGS. 13 (c) (f) (g)), and the commutation current I 1 flows from the reference capacitor 6a to the inductor 2b (FIG. 13).
(H)). When this commutation current I 1 reaches the set peak current Im and the current arrival pulse signal P3 is output from the monostable multivibrator 94, the MOSFET 8b is turned off (FIGS. 13 (e) and (f)), and the inductor 2b to the piezoelectric element. The charges are transferred to 6a (FIG. 13 (i)), and the piezoelectric element 6b is displaced. When the commutation current I 1 does not reach the set peak current Im, the MOSFET 8b is turned off in accordance with the limit pulse signal P2 (FIG. 13 (d)).
(F)) Electric charges are transferred from the inductor 2b to the piezoelectric element 6b. Therefore, the piezoelectric element 6b has the set peak current I
The reference capacitor 6a is charged by a plurality of commutation operations having a peak value of m or less. Further, although the voltage Vc of the reference capacitor 6a decreases due to each commutation operation, the charging thyristor 7 is turned on in synchronization with the limit pulse signal P2 to charge the reference capacitor 6a every time (FIG. 13 (j) (k). )), The commutation current I 1 is prevented from gradually decreasing. In this way, when the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b reaches Li-V S1 and the deviation signal So reaches the dead zone, the charging mode is released (FIG. 13).
(A) (l)).

【0073】このように、本実施例おいては、複数回の
転流動作によって圧電素子6bに充放電され、しかも充
放電時の転流電流I1,I2のピーク値が一定値(=ピー
ク電流設定器で設定されている設定ピーク電流Im)と
なるように制御される。この方法によれば、転流電流I
1,I2のピーク値を直流電源1の電圧VDCの大きさに拘
わらず、ほぼ一定に制御でき、繰り返し周波数も一定で
あるので、MOSFET8a,8b、サイリスタ3a,
3b等のスイッチング素子の利用効率が向上し、圧電素
子駆動装置Bの熱設計等が容易になる。
As described above, in this embodiment, the piezoelectric element 6b is charged and discharged by a plurality of commutation operations, and the peak values of the commutation currents I 1 and I 2 during charging and discharging are constant values (= It is controlled so that it becomes the set peak current Im) set by the peak current setting device. According to this method, the commutation current I
Since the peak values of 1 and I 2 can be controlled to be substantially constant regardless of the magnitude of the voltage V DC of the DC power supply 1, and the repetition frequency is also constant, the MOSFETs 8a and 8b, the thyristor 3a,
The utilization efficiency of the switching elements such as 3b is improved, and the thermal design of the piezoelectric element driving device B is facilitated.

【0074】〔第5実施例〕図12に示した制御回路1
6においては、充電動作の場合と放電動作の場合とで設
定ピーク電流Imの値を異ならせてもよい(図16以降
の制御回路16についても同様)。図14に示すものは
そのための制御回路16の一部を示す部分回路図であ
る。すなわち、図14の制御回路にあっては、設定ピー
ク電流Imcに設定されたピーク電流設定器93aをアナ
ログスイッチ93cを介してコンパレータ92の第2の
入力に接続すると共に、設定ピーク電流Imd(≠Imc)
に設定されたピーク電流設定器93bをアナログスイッ
チ93dを介してコンパレータ92の第2の入力に接続
している。アナログスイッチ93cのスイッチング端子
には直接、アナログスイッチ93dのスイッチング端子
にはインバータ93eを介して、それぞれスイッチング
信号が入力されており、スイッチング信号がHの場合に
はアナログスイッチ93cがオン、アナログスイッチ9
3dがオフとなり、逆に、スイッチング信号がLの場合
にはアナログスイッチ93cがオフ、アナログスイッチ
93dがオンとなる。従って、例えば充電動作の場合に
は、スイッチング信号をHにして設定ピーク電流の値と
してImcを用い、放電動作の場合には、スイッチング信
号をLにして設定ピーク電流の値としてImdを用いるこ
とができる。
[Fifth Embodiment] The control circuit 1 shown in FIG.
6, the value of the set peak current Im may be different between the charging operation and the discharging operation (the same applies to the control circuit 16 after FIG. 16). FIG. 14 is a partial circuit diagram showing a part of the control circuit 16 therefor. That is, in the control circuit of FIG. 14, the peak current setter 93a set to the set peak current Imc is connected to the second input of the comparator 92 via the analog switch 93c, and the set peak current Imd (≠ Imc)
The peak current setting device 93b set to is connected to the second input of the comparator 92 via the analog switch 93d. Switching signals are input to the switching terminal of the analog switch 93c directly and to the switching terminal of the analog switch 93d via the inverter 93e. When the switching signal is H, the analog switch 93c is turned on and the analog switch 9c is turned on.
3d is turned off, and conversely, when the switching signal is L, the analog switch 93c is turned off and the analog switch 93d is turned on. Therefore, for example, in the charging operation, the switching signal is set to H and Imc is used as the value of the set peak current, and in the discharging operation, the switching signal is set to L and Imd is used as the value of the set peak current. it can.

【0075】〔第6実施例〕図15は充電動作時と放電
動作時とで異なる設定ピーク電流の値を用いるようにし
た別な構成の制御回路16を示す部分回路図である。こ
の制御回路16においては、電流検出器14に接続され
た電流検出・比較回路15の出力が、絶対値回路15a
を介して2つのコンパレータ92a,92bの各第1の
入力に接続されている。また、設定ピーク電流Imcに設
定されたピーク電流設定器93aがコンパレータ92a
の第2の入力に接続され、設定ピーク電流Imdに設定さ
れたピーク電流設定器93bがコンパレータ92bの第
2の入力に接続されている。さらに、コンパレータ92
aが立ち上がりトリガタイプのモノステーブルマルチバ
イブレータ94aに接続され、モノステーブルマルチバ
イブレータ94aの出力がNOR演算素子94aを介し
て充電制御回路81の充電パルス発生器76aの第2の
入力に接続されている。同じように、コンパレータ92
bが立ち上がりトリガタイプのモノステーブルマルチバ
イブレータ94bに接続され、モノステーブルマルチバ
イブレータ94bの出力がNOR演算素子94bを介し
て放電制御回路82の放電パルス発生器77aの第2の
入力に接続されている。
[Sixth Embodiment] FIG. 15 is a partial circuit diagram showing a control circuit 16 having another structure in which different set peak current values are used during the charging operation and the discharging operation. In this control circuit 16, the output of the current detection / comparison circuit 15 connected to the current detector 14 is the absolute value circuit 15a.
Are connected to the respective first inputs of the two comparators 92a and 92b via. Further, the peak current setter 93a set to the set peak current Imc is the comparator 92a.
Is connected to the second input of the comparator 92b, and the peak current setter 93b set to the set peak current Imd is connected to the second input of the comparator 92b. Further, the comparator 92
a is connected to the rising trigger type monostable multivibrator 94a, and the output of the monostable multivibrator 94a is connected to the second input of the charging pulse generator 76a of the charging control circuit 81 via the NOR operation element 94a. . Similarly, the comparator 92
b is connected to the rising trigger type monostable multivibrator 94b, and the output of the monostable multivibrator 94b is connected to the second input of the discharge pulse generator 77a of the discharge control circuit 82 via the NOR operation element 94b. .

【0076】しかして、充電動作時には転流電流I1
設定ピーク電流Imcとを比較した結果の信号が充電制御
回路81(能動状態)及び放電制御回路82(非能動状
態)に入力され、放電動作時には転流電流I2と設定ピ
ーク電流Imdとを比較した結果の信号が充電制御回路8
1(非能動状態)及び放電制御回路82(能動状態)に
入力される。
Therefore, during the charging operation, the signal resulting from the comparison between the commutation current I 1 and the set peak current Imc is input to the charging control circuit 81 (active state) and the discharging control circuit 82 (inactive state) to discharge the current. During operation, a signal obtained as a result of comparing the commutation current I 2 and the set peak current Imd is the charge control circuit 8
1 (inactive state) and the discharge control circuit 82 (active state).

【0077】〔第7実施例〕図16は本発明にかかるさ
らに別な制御装置16を示す回路図である。この制御回
路16は図12の制御回路16とは補助充電制御回路1
11の構成が異なるだけである。この実施例における補
助充電制御回路111は、RSフリップフロップ回路1
12のリセット入力RにNOR演算素子113が接続さ
れ、セット入力SにはNAND演算素子114が接続さ
れている。さらに、RSフリップフロップ回路112の
出力はAND演算素子97の第2の入力に接続され、A
ND演算素子97の第1の入力には充電モードの信号を
出力するAND演算素子65の出力が接続されている。
このAND演算素子97の出力と電源投入時初期充電回
路98の出力は、OR演算素子99の各入力に接続され
ており、OR演算素子99の出力は立ち上がりトリガタ
イプのモノステーブルマルチバイブレータ103に接続
され、モノステーブルマルチバイブレータ103の出力
が櫛歯パルス発生器53に接続され、櫛歯パルス発生器
53の出力が充電サイリスタ7をターンオン制御するた
めのANDゲート91に接続されている。また、NOR
演算素子113の第1の入力には同期パルス発振器75
aの出力が入力されており、NOR演算素子113の第
2の入力には電源投入時初期充電回路98の出力がイン
バータ102bを介して入力されている。NAND演算
素子114の2つの入力には充電パルス発生器76aの
出力とリミットパルス発生器75bの出力とが接続され
ている。
[Seventh Embodiment] FIG. 16 is a circuit diagram showing still another control device 16 according to the present invention. This control circuit 16 is different from the control circuit 16 of FIG.
Only the configuration of 11 is different. The auxiliary charge control circuit 111 in this embodiment is the RS flip-flop circuit 1
The NOR operation element 113 is connected to the reset input R of 12, and the NAND operation element 114 is connected to the set input S. Further, the output of the RS flip-flop circuit 112 is connected to the second input of the AND operation element 97,
The output of the AND operation element 65 that outputs a signal in the charging mode is connected to the first input of the ND operation element 97.
The output of the AND operation element 97 and the output of the power-on initial charging circuit 98 are connected to each input of the OR operation element 99, and the output of the OR operation element 99 is connected to the rising trigger type monostable multivibrator 103. The output of the monostable multivibrator 103 is connected to the comb-tooth pulse generator 53, and the output of the comb-tooth pulse generator 53 is connected to the AND gate 91 for controlling the turn-on of the charging thyristor 7. Also, NOR
A synchronous pulse oscillator 75 is connected to the first input of the arithmetic element 113.
The output of a is input, and the output of the power-on initial charging circuit 98 is input to the second input of the NOR operation element 113 via the inverter 102b. The output of the charging pulse generator 76a and the output of the limit pulse generator 75b are connected to two inputs of the NAND operation element 114.

【0078】この補助充電制御回路111はAND演算
素子65からHレベルの信号が出力されて充電モードと
なっていて、基準キャパシタ6aから圧電素子6bに充
電する場合に限り動作するようになっており、圧電素子
6bから基準キャパシタ6aへ電荷を転流させる放電モ
ードの場合には動作しない。また、電源投入時及び同期
パルス発振器75aから同期パルス信号P1が出力され
た時には、RSフリップフロップ回路112のリセット
入力RにLレベル信号が入力され、補助充電制御回路1
11がリセットされる。一方、充電パルス発生器76a
から充電パルス信号Pcが出力されている時にリミット
パルス発生器75bからリミットパルス信号P2が出力
されると、RSフリップフロップ回路112のセット入
力SにLレベル信号が入力されるので、補助充電制御回
路111がセットされ、充電サイリスタ7がターンオン
して直流電源1から基準キャパシタ6aに補助充電され
る。但し、リミットパルス信号P2によって充電パルス
発生器76aの出力はLレベルに下がるため、この場合
の動作タイミングは微妙であるので、これを安定させる
ためには、充電パルス発生器76aは第2の入力に印加
されたトリガ信号の立ち下がりと同期してLレベルとな
るようにするとよい。逆に、充電パルス発生器76aの
出力がLレベルとなっている場合には、リミットパルス
発生器75bからリミットパルス信号P2が出力されて
もRSフリップフロップ回路112のセット入力SへL
レベル信号が出力されないので、補助充電動作は行なわ
れない。
The auxiliary charge control circuit 111 is in the charge mode with the H level signal output from the AND operation element 65, and operates only when the reference capacitor 6a charges the piezoelectric element 6b. , Does not operate in the discharge mode in which charges are transferred from the piezoelectric element 6b to the reference capacitor 6a. Further, when the power is turned on and when the synchronous pulse signal P1 is output from the synchronous pulse oscillator 75a, the L level signal is input to the reset input R of the RS flip-flop circuit 112, and the auxiliary charge control circuit 1
11 is reset. On the other hand, the charging pulse generator 76a
When the limit pulse generator 75b outputs the limit pulse signal P2 while the charge pulse signal Pc is being output from the auxiliary charge control circuit, the L level signal is input to the set input S of the RS flip-flop circuit 112. 111 is set, the charging thyristor 7 is turned on, and the reference capacitor 6a is auxiliary charged from the DC power supply 1. However, since the output of the charging pulse generator 76a falls to the L level due to the limit pulse signal P2, the operation timing in this case is delicate. To stabilize this, the charging pulse generator 76a uses the second input. The L level may be set in synchronization with the fall of the trigger signal applied to the. On the contrary, when the output of the charging pulse generator 76a is at the L level, even if the limit pulse signal P2 is output from the limit pulse generator 75b, the L is input to the set input S of the RS flip-flop circuit 112.
Since the level signal is not output, the auxiliary charging operation is not performed.

【0079】図17はこの実施例の充電モードにおける
動作波形を示す図である。この実施例では、転流電流I
1のピーク値が設定ピーク電流Imと等しい複数回の転流
動作によって基準キャパシタ6aから圧電素子6bへ電
荷を転流させるが、図12の実施例と異なり、毎回補助
充電を行なうのでなく、転流電流I1のピーク値が設定
ピーク電流Imに達しなかった場合にのみ櫛歯パルス発
生器53へ補助充電指令信号P4が出力されて補助充電
動作を行なう。すなわち、図17(d)(f)から分か
るように、転流電流I1のピーク値が設定ピーク電流Im
に達した場合には、リミットパルス信号P2の出力時に
充電パルス発生器76aの出力はLレベルとなっている
が、転流電流I1のピーク値が設定ピーク電流Imに達し
なかった場合には、リミットパルス信号P2の出力時に
充電パルス発生器76aの出力はHレベルであるので、
NAND演算素子114によって充電パルス発生器76
aの出力とリミットパルス発生器75bとのAND演算
を行なって補助充電制御回路111を制御している。補
助充電が行なわれると、再び設定ピーク電流Imと等し
いピーク値で転流動作させることができ、偏差信号So
が不感帯に達すると、充電モードが終了する。
FIG. 17 is a diagram showing operation waveforms in the charging mode of this embodiment. In this embodiment, the commutation current I
The electric charge is commutated from the reference capacitor 6a to the piezoelectric element 6b by a plurality of commutation operations in which the peak value of 1 is equal to the set peak current Im, but unlike the embodiment of FIG. Only when the peak value of the flowing current I 1 does not reach the set peak current Im, the auxiliary charging command signal P4 is output to the comb-tooth pulse generator 53 to perform the auxiliary charging operation. That is, as can be seen from FIGS. 17D and 17F, the peak value of the commutation current I 1 is the set peak current Im.
When the limit pulse signal P2 is output, the output of the charging pulse generator 76a is at the L level, but when the peak value of the commutation current I 1 does not reach the set peak current Im. Since the output of the charging pulse generator 76a is at the H level when the limit pulse signal P2 is output,
The charge pulse generator 76 is generated by the NAND arithmetic element 114.
The output of a and the limit pulse generator 75b are ANDed to control the auxiliary charging control circuit 111. When the auxiliary charging is performed, the commutation operation can be performed again with a peak value equal to the set peak current Im, and the deviation signal So
When reaches the dead zone, the charging mode ends.

【0080】このように、本実施例おいては、複数回の
転流動作によって圧電素子6bに充放電され、しかも充
放電時の転流電流I1のピーク値が一定値(=ピーク電
流設定器で設定されている設定ピーク電流Im)となる
ように制御される。但し、補助充電がなされる前には、
転流電流I1が設定された周期以内には設定ピーク電流
Imに到達しない場合はあり得る。この方法によれば、
転流電流I1のピーク値を直流電源1の電圧VDCの大き
さに拘わらず、ほぼ一定に制御でき、繰り返し周波数も
一定であるので、スイッチング素子の利用効率が向上
し、圧電素子駆動装置Bの熱設計等が容易になる。
As described above, in this embodiment, the piezoelectric element 6b is charged and discharged by a plurality of commutation operations, and the peak value of the commutation current I 1 during charging and discharging is a constant value (= peak current setting). The control is performed so that the set peak current Im) set by the device is obtained. However, before the auxiliary charging is done,
It is possible that the commutation current I 1 does not reach the set peak current Im within the set period. According to this method
The peak value of the commutation current I 1 can be controlled to be almost constant regardless of the magnitude of the voltage V DC of the DC power supply 1, and the repetition frequency is also constant, so that the utilization efficiency of the switching element is improved and the piezoelectric element driving device is improved. The heat design of B etc. becomes easy.

【0081】〔第8実施例〕図18は本発明のさらに別
な実施例による制御回路16を示す回路図、図19
(a)〜(m)はその各部の動作波形を示す図である。
この圧電素子駆動装置Bにおいては、ゲイン調整器23
から出力される偏差信号SoがVCO(電圧制御発振回
路)121に入力されており、VCO121から出力さ
れるパルス信号の周波数は偏差信号Soの大きさ(絶対
値)が大きくなるに従って大きくなり、偏差信号Soが
小さくなると小さくなる。VCO121の出力は同期パ
ルス発振器75aに接続されており、同期パルス発振器
75aの出力は充電パルス発生器76a及び放電パルス
発生器77aとともにリミットパルス発生器75bにも
出力されている。同期パルス発振器75aからはVCO
121のパルス信号の立ち上がりと同期してトリガ信号
が出力され、リミットパルス発生器75bからは同期パ
ルス発振器75aのトリガ信号から一定時間td遅延し
てトリガ信号が出力される。他の回路構成については、
図16の実施例と同様である。
[Eighth Embodiment] FIG. 18 is a circuit diagram showing a control circuit 16 according to still another embodiment of the present invention.
(A)-(m) is a figure which shows the operation waveform of each part.
In this piezoelectric element driving device B, the gain adjuster 23
The deviation signal So output from the VCO (voltage controlled oscillator circuit) 121 is input to the VCO 121, and the frequency of the pulse signal output from the VCO 121 increases as the magnitude (absolute value) of the deviation signal So increases. It decreases as the signal So decreases. The output of the VCO 121 is connected to the synchronous pulse oscillator 75a, and the output of the synchronous pulse oscillator 75a is also output to the limit pulse generator 75b together with the charge pulse generator 76a and the discharge pulse generator 77a. From the synchronous pulse oscillator 75a, the VCO
The trigger signal is output in synchronization with the rising edge of the pulse signal 121, and the limit pulse generator 75b outputs the trigger signal with a delay of a predetermined time td from the trigger signal of the synchronous pulse oscillator 75a. For other circuit configurations,
This is similar to the embodiment of FIG.

【0082】しかして、この実施例では、偏差信号So
の大きさが大きく、変位実際値Lが変位指令値Liから
大きく離れている場合には、VCO121から周波数の
高い信号が出力され、同期パルス信号P1の周波数も高
くなるので、充電モードの転流動作の周期が短くなり、
基準キャパシタ6aから圧電素子6bへ急速充電され
る。また、偏差(Li−L)が0に近づくと、転流動作
の周期が長くなり、ゆっくりと圧電素子6bに充電され
るようになり、圧電素子6bの変位実際値Lは変位指令
値Liへゆっくりと接近する。放電モードの場合も同様
である。このようにゲイン調整器23等に転流動作の周
期調整機能を持たせることにより、圧電素子6bの変位
実際値Lが変位指令値Liに速やかに近づく応答特性を
持たせることができる。以上の説明では、基準キャパシ
タ6aから圧電素子6bへの転流の場合について説明し
たが、圧電素子6bから基準キャパシタ6aへの転流の
場合にも偏差(Li−L)に応じて転流動作の周期を変
化させることができることはもちろんである。
However, in this embodiment, the deviation signal So
Is large and the actual displacement value L is far from the displacement command value Li, the VCO 121 outputs a high frequency signal and the frequency of the synchronization pulse signal P1 also increases, so that the charge mode commutation is performed. The operation cycle becomes shorter,
The piezoelectric element 6b is rapidly charged from the reference capacitor 6a. Further, when the deviation (Li-L) approaches 0, the period of commutation operation becomes longer and the piezoelectric element 6b is slowly charged, and the actual displacement L of the piezoelectric element 6b becomes the displacement command value Li. Approach slowly. The same applies to the case of the discharge mode. By providing the gain adjuster 23 and the like with the period adjusting function of the commutation operation in this way, it is possible to provide the response characteristic that the actual displacement value L of the piezoelectric element 6b quickly approaches the displacement command value Li. In the above description, the case of commutation from the reference capacitor 6a to the piezoelectric element 6b has been described, but also in the case of commutation from the piezoelectric element 6b to the reference capacitor 6a, the commutation operation is performed according to the deviation (Li-L). Of course, the cycle of can be changed.

【0083】なお、図10、図12、図14、図15、
図16、図18のような制御回路は、図9のような圧電
素子駆動装置Bに限らず、図1のような圧電素子駆動装
置Aにも用いることができることはいうまでもない。特
に、図12、図14、図15、図16、図18の制御回
路のように、充電時と放電時とで設定ピーク電流の値を
それぞれ個別に設定及び制御できる場合には、図9に示
した圧電素子駆動装置の主回路のようにインダクタを2
つに分割する必要はなく、図1の圧電素子駆動装置のよ
うに1つのインダクタンスだけで転流回路を構成しても
よい。
Incidentally, FIG. 10, FIG. 12, FIG. 14, FIG.
Needless to say, the control circuit as shown in FIGS. 16 and 18 can be used not only in the piezoelectric element driving device B as shown in FIG. 9 but also in the piezoelectric element driving device A as shown in FIG. In particular, as in the control circuits of FIGS. 12, 14, 15, 16, and 18, when the set peak current values can be individually set and controlled during charging and discharging, respectively, FIG. As shown in the main circuit of the piezoelectric element driving device, an inductor is
It is not necessary to divide the commutation circuit into two parts, and the commutation circuit may be configured with only one inductance as in the piezoelectric element driving device of FIG.

【0084】また、上記各圧電素子駆動装置の応用とし
ては、自動車のサスペンションシステムにおいて、その
スプリング力を調整するための油圧系をコントロールす
るための駆動系として用いたり、あるいは燃料噴射のた
めのインジェクションを駆動する駆動系として用いたり
することができる。
Further, as an application of each piezoelectric element driving device, it is used as a drive system for controlling a hydraulic system for adjusting the spring force in a suspension system of an automobile, or an injection for fuel injection. Can also be used as a drive system for driving.

【0085】[0085]

【発明の効果】本発明の圧電素子駆動装置によれば、第
1の充放電素子の変位実際値が変位指令値よりも小さい
場合には第2の充放電素子から第1の充放電素子へ電荷
を転流させて第1の充放電素子を伸張させることがで
き、逆に、第1の充放電素子の変位実際値が変位指令値
よりも大きい場合には第1の充放電素子から第2の充放
電素子へ電荷を転流させて第1の充放電素子を収縮させ
ることができるので、電源電圧の変動や外乱による変位
量の変動等があっても、第一の充放電素子の変位実際値
をフィードバック制御して精密に変位指令値と一致させ
ることができる。
According to the piezoelectric element driving device of the present invention, when the actual displacement value of the first charging / discharging element is smaller than the displacement command value, the second charging / discharging element changes to the first charging / discharging element. The charge can be diverted to extend the first charging / discharging element. Conversely, if the actual displacement value of the first charging / discharging element is larger than the displacement command value, the Since charges can be transferred to the second charging / discharging element to contract the first charging / discharging element, even if the fluctuation of the power supply voltage or the fluctuation of the displacement amount due to disturbance occurs, It is possible to precisely match the displacement command value with feedback control of the actual displacement value.

【0086】しかも、第1の充放電素子の電荷のうち不
要分は、第2の充放電素子へ転流させておき、再び第1
の充放電素子へ転流させることができるので、電荷の再
利用を図れ、圧電素子駆動装置の駆動電力を著しく低減
することができる。さらに、電源装置は電圧調節機能を
必要としなくなる。
Moreover, an unnecessary portion of the charge of the first charge / discharge element is commutated to the second charge / discharge element, and the first charge / discharge element is again charged to the first charge / discharge element.
Since it can be commutated to the charging / discharging element, the electric charge can be reused and the driving power of the piezoelectric element driving device can be remarkably reduced. Moreover, the power supply does not require a voltage regulation function.

【0087】また、第2の充放電素子に充電するための
充電回路を備えているので、第1の充放電素子への転流
電流が不足することがなく、第2の充放電素子には第1
の充放電素子に充電するための必要電荷を確保させるこ
とができる。
Further, since the charging circuit for charging the second charging / discharging element is provided, the commutation current to the first charging / discharging element does not become insufficient, and the second charging / discharging element does not First
It is possible to secure necessary charges for charging the charging / discharging element.

【0088】また、上記圧電素子駆動装置に充電回路か
ら第2の充放電素子への電荷補助充電の要否を判断する
手段を備えていれば、第2の充放電素子の充電量が不足
した場合には、速やかに充電回路から第2の充放電素子
へ補助充電させることができるので、インダクタの抵抗
成分や転流回路の各種スイッチング素子の順電圧降下な
どを原因とする転流損失による電圧降下分を補充させる
ことができる。
Further, if the piezoelectric element driving device is provided with a means for judging the necessity of charge auxiliary charging from the charging circuit to the second charge / discharge element, the charge amount of the second charge / discharge element is insufficient. In this case, the second charging / discharging element can be quickly and auxiliary charged from the charging circuit, so that the voltage due to the commutation loss caused by the resistance component of the inductor or the forward voltage drop of the various switching elements of the commutation circuit is caused. You can replenish the descent.

【0089】また、複数回の転流動作によって第2の充
放電素子から第1の充放電素子へ電荷を転流させるよう
にした圧電素子駆動装置にあっては、1回の転流動作に
よって第1の充放電素子にフル充電する必要がなく、第
1の充放電素子が指令値となるまで何回にも分けて第1
の充放電素子に電荷を転流させることができるので、第
2の充放電素子や当該素子に補助充電するための電源に
第1の充放電素子の駆動電圧よりも電圧の低いものを用
いることができる。従って、小型の充電回路ないし駆動
電源を用いることができ、圧電素子駆動装置を小型軽量
化することができる。
Further, in the piezoelectric element driving device in which the charges are communicated from the second charge / discharge element to the first charge / discharge element by a plurality of commutation operations, the commutation operation is performed once. It is not necessary to fully charge the first charging / discharging element, and the first charging / discharging element is divided into several times until the command value is reached.
Since the charge can be transferred to the second charge / discharge element, a power supply for auxiliary charging the second charge / discharge element or the element must have a voltage lower than the drive voltage of the first charge / discharge element. You can Therefore, a small charging circuit or a driving power source can be used, and the piezoelectric element driving device can be reduced in size and weight.

【0090】例えば、車載用の燃料噴射装置に用いられ
る電磁アクチュエータや圧電素子があるが、自動車にお
いては、電装品の増加とともに、これらの消費電力をよ
り削減することが要求されている。従って、本発明を用
いれば、バッテリーの限られた容量をセーブして制御す
ることができ、この要求に答えることができる。また、
アクティブ サスペンション用圧電素子の駆動において
も、同様に消費電力を削減することができる。
For example, there are electromagnetic actuators and piezoelectric elements used in vehicle-mounted fuel injection devices, but in automobiles, it is required to reduce their power consumption as the number of electrical components increases. Therefore, by using the present invention, the limited capacity of the battery can be saved and controlled, and this requirement can be met. Also,
Similarly, when driving the piezoelectric element for active suspension, power consumption can be reduced.

【0091】さらに、転流回路に流れる転流電流のピー
ク値を一定にすれば、転流回路に用いられているスイッ
チング素子の利用率を向上させることができる。しか
も、転流動作が一定のピーク値に達しない場合には、転
流開始後一定時間で転流動作を停止させ、補助充電を行
なわせるようにしているので、転流電流のピーク値が低
下した場合には、直ちに第2の充放電素子に補助充電し
て転流電流のピーク値を再び一定値に戻すことができ
る。
Furthermore, if the peak value of the commutation current flowing in the commutation circuit is made constant, the utilization factor of the switching elements used in the commutation circuit can be improved. Moreover, when the commutation operation does not reach a certain peak value, the commutation operation is stopped for a certain period of time after the start of commutation to perform auxiliary charging, so the peak value of the commutation current decreases. In this case, the second charging / discharging element can be immediately auxiliary charged to return the peak value of the commutation current to a constant value again.

【0092】さらに、複数回の転流動作によって第1の
充放電素子に転流させる場合において、第1の充放電素
子の変位実際値とその変位指令値との差に応じて前記転
流動作の周期を次第に変化させるようにし、例えば転流
動作の周期を変位実際値と変位指令値との差に反比例さ
せれば、変位実際値と変位指令値との差が大きい場合で
も第1の充放電素子を指令値まで速やかに変位させるこ
とができる。
Furthermore, when commutating to the first charge / discharge element by a plurality of commutation operations, the commutation operation is performed according to the difference between the actual displacement value of the first charge / discharge element and the displacement command value. If the cycle of the commutation operation is inversely proportional to the difference between the actual displacement value and the displacement command value, for example, even if the difference between the actual displacement value and the displacement command value is large, The discharge element can be promptly displaced to the command value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による圧電素子駆動装置
を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a piezoelectric element driving device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同上の圧電素子駆動装置における制御回路の構
成を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a control circuit in the above piezoelectric element driving device.

【図3】圧電素子の変位実際値が変位指令値よりも小さ
い場合における同上の圧電素子駆動装置の各部の動作波
形を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing operation waveforms of respective parts of the piezoelectric element driving device of the above when the actual displacement value of the piezoelectric element is smaller than the displacement command value.

【図4】(a)(b)は圧電素子充電時の転流動作を示
す図、(c)は補助充電動作を示す図である。
4A and 4B are diagrams showing a commutation operation during charging of a piezoelectric element, and FIG. 4C is a diagram showing an auxiliary charging operation.

【図5】圧電素子の変位実際値が変位指令値よりも大き
い場合における同上の圧電素子駆動装置の各部の動作波
形を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing operation waveforms of respective parts of the piezoelectric element driving device of the above when the actual displacement value of the piezoelectric element is larger than the displacement command value.

【図6】(a)(b)は圧電素子放電時の転流動作を示
す図である。
6A and 6B are diagrams showing a commutation operation during discharge of a piezoelectric element.

【図7】同上の転流回路に流れる転流電流の変化を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a change in commutation current flowing in the above commutation circuit.

【図8】キャリア信号と転流電流との関係を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a carrier signal and a commutation current.

【図9】本発明の第2の実施例による圧電素子駆動装置
を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a piezoelectric element driving device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例による圧電素子駆動装
置に用いられる制御回路を示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a control circuit used in a piezoelectric element driving device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】同上の制御回路の動作を説明するための各部
の動作波形を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing operation waveforms of respective parts for explaining the operation of the control circuit of the above.

【図12】本発明の第4の実施例による圧電素子駆動装
置に用いられる制御回路を示す回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a control circuit used in a piezoelectric element driving device according to a fourth example of the present invention.

【図13】同上の制御回路の動作を説明するための各部
の動作波形を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing operation waveforms of respective parts for explaining the operation of the control circuit of the above.

【図14】本発明の第5の実施例における制御回路の一
部を示す部分回路図である。
FIG. 14 is a partial circuit diagram showing a part of a control circuit according to a fifth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第6の実施例における制御回路の一
部を示す部分回路図である。
FIG. 15 is a partial circuit diagram showing a part of a control circuit according to a sixth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第7の実施例による圧電素子駆動装
置に用いられる制御回路を示す回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram showing a control circuit used in a piezoelectric element driving device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図17】同上の制御回路の動作を説明するための各部
の動作波形を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing operation waveforms of respective parts for explaining the operation of the above control circuit.

【図18】本発明の第8の実施例による圧電素子駆動装
置に用いられる制御回路を示す回路図である。
FIG. 18 is a circuit diagram showing a control circuit used in the piezoelectric element driving device according to the eighth embodiment of the present invention.

【図19】同上の制御回路の動作を説明するための各部
の動作波形を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing operation waveforms of various parts for explaining the operation of the control circuit of the above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流電源 2,2a,2b インダクタ 6a 基準キャパシタ 6b 圧電素子 10,10a,10b 転流回路 13 充電回路 16 制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power source 2, 2a, 2b Inductor 6a Reference capacitor 6b Piezoelectric element 10, 10a, 10b Commutation circuit 13 Charging circuit 16 Control circuit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも第1の充放電素子が圧電素子
からなる第1及び第2の充放電素子と、 第1の充放電素子から第2の充放電素子へ電荷を転流さ
せるための転流回路と、 第2の充放電素子から第1の充放電素子へ電荷を転流さ
せるための転流回路と、 駆動源から第2の充放電素子に充電させるための充電回
路と、 変位指令値又は変位指令値に対応する電圧と第1の充放
電素子の実際値とを比較演算する手段と、 前記演算結果の極性に応じて第1及び第2の充放電素子
間の電荷転送方向を選択する手段と、 前記演算結果の大きさに応じていずれかの前記転流回路
による転送電荷量を制御する手段とを備えた圧電素子駆
動装置。
1. A first and second charging / discharging element in which at least a first charging / discharging element is a piezoelectric element, and a transfer for transferring charges from the first charging / discharging element to the second charging / discharging element. Flow circuit, a commutation circuit for commutating charges from the second charge / discharge element to the first charge / discharge element, a charging circuit for charging the second charge / discharge element from the drive source, and a displacement command Means for comparing and calculating the voltage corresponding to the value or the displacement command value and the actual value of the first charge / discharge element, and the charge transfer direction between the first and second charge / discharge elements according to the polarity of the calculation result. A piezoelectric element driving device comprising: a selecting unit; and a unit that controls a transfer charge amount by any one of the commutation circuits according to the magnitude of the calculation result.
【請求項2】 さらに、前記充電回路から第2の充放電
素子への充電の要否を判断する手段を備えた請求項1に
記載の圧電素子駆動装置。
2. The piezoelectric element drive device according to claim 1, further comprising means for determining whether or not charging from the charging circuit to the second charge / discharge element is necessary.
【請求項3】 さらに、間欠的に第1の信号を発生する
手段と、 第1の信号から一定時間遅延して第2の信号を発生する
手段と、 前記転流回路に流れる転流電流の電流値が一定値に到達
したことを検出して第3の信号を発生する手段と、 第1の信号によって第2の充放電素子から第1の充放電
素子への転流動作を開始させ、第2もしくは第3の信号
によって第2の充放電素子からの転流動作を停止させる
手段と、 少なくとも第1の信号と第2の信号との間で第3の信号
が発生しない場合には、第2の充放電素子に充電を行な
わせる手段とを備えた請求項1又は2に記載の圧電素子
駆動装置。
3. A means for intermittently generating a first signal, a means for delaying the first signal by a predetermined time to generate a second signal, and a commutation current flowing through the commutation circuit. A means for generating a third signal by detecting that the current value has reached a constant value, and a commutation operation from the second charging / discharging element to the first charging / discharging element is started by the first signal, Means for stopping the commutation operation from the second charge / discharge element by the second or third signal, and when at least the third signal does not occur between the first signal and the second signal, 3. The piezoelectric element drive device according to claim 1, further comprising a means for causing the second charge / discharge element to be charged.
【請求項4】 前記転流回路が複数回の転流動作によっ
て第2の充放電素子から第1の充放電素子へ電荷を転流
させるものであって、 前記比較演算手段により評価された第一の充放電素子の
指令値と実際値との比較結果に応じて前記転流動作の周
期を次第に変化させるようにしたことを特徴とする請求
項1,2又は3に記載の圧電素子駆動装置。
4. The commutation circuit diverts charges from the second charging / discharging element to the first charging / discharging element by a plurality of commutation operations, wherein the commutation circuit evaluates the electric charges. 4. The piezoelectric element driving device according to claim 1, wherein the cycle of the commutation operation is gradually changed according to the result of comparison between the command value and the actual value of one charging / discharging element. .
【請求項5】 前記第2の充放電素子がコンデンサから
なることを特徴とする請求項1,2,3又は4に記載の
圧電素子駆動装置。
5. The piezoelectric element driving device according to claim 1, wherein the second charging / discharging element comprises a capacitor.
【請求項6】 前記第2の充放電素子が圧電素子からな
ることを特徴とする請求項1,2,3又は4に記載の圧
電素子駆動装置。
6. The piezoelectric element driving device according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the second charge / discharge element is a piezoelectric element.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002004926A (en) * 2000-04-01 2002-01-09 Robert Bosch Gmbh Fuel injection device and its operating method

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