JPS6325641Y2 - - Google Patents

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JPS6325641Y2
JPS6325641Y2 JP5916583U JP5916583U JPS6325641Y2 JP S6325641 Y2 JPS6325641 Y2 JP S6325641Y2 JP 5916583 U JP5916583 U JP 5916583U JP 5916583 U JP5916583 U JP 5916583U JP S6325641 Y2 JPS6325641 Y2 JP S6325641Y2
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JP
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piezoelectric actuator
voltage
piezoelectric
power
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JP5916583U
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/802Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 <考案の分野> この考案は、可動接触片の駆動源として圧電素
子を使用したリレーなどに使用される圧電アクチ
ユエータの駆動回路に関するものである。
<従来技術とその問題点> 近年、低消費電力化を目的として、たとえば可
動接触片の駆動源に圧電アクチユエータ(圧電バ
イモルフ)を使用したリレーが提案されている。
この種のリレーは、たとえば第2図に示すよう
に1対の圧電素子P1,P2を接合して圧電アク
チユエータMを形成し、各圧電素子P1,P2の
分極方向e1,e2をその幅方向へ同一にすると
ともに、直流電源Eに接続された圧電素子の駆動
回路Wにおける正電位出力端子O1を上記圧電ア
クチユエータMの中間電極aに、負電位出力端子
O2を圧電アクチユエータMの表面電極b,cに
それぞれ接続することにより、スイツチPSを閉
成したとき、分極方向e1と同一方向の電界が印
加される圧電素子P1は収縮し、分極方向e2と
異方向の電界が印加される圧電素子P2は伸長す
る。このため、片持支持された上記圧電アクチユ
エータMは仮想線で示すように変形し、その自由
端部に装着した図示しない連結片(カード)を介
して、あるいは直接に可動接触片を押圧すること
により、可動接点を固定接点に対して接離させる
ことができる。
第3図は従来の一例を示す圧電アクチユエータ
の駆動回路である(特開昭55−115234号参照)。
図において、Tは昇圧トタンスで、この昇圧ト
ランスTの1次側にスイツチPSを介して直流電
源Eを接続し、その2次側に整流ダイオードから
なる整流用素子D1を介して圧電アクチユエータ
Mが接続されている。
上記圧電アクチユエータMと並列にコンデンサ
C1が接続されるとともに、上記コンデンサC1
と並列にスイツチングトランジスタTRが接続さ
れている。
いま、スイツチPSを閉成すると、昇圧トラン
スTの2次側に昇圧された電圧が発生し、整流用
素子D1を介して圧電アクチユエータMとコンデ
ンサC1に高電圧が印加され、圧電アクチユエー
タMは湾曲する。この湾曲状態はコンデンサC1
の充電電荷によつて維持される。
つぎに、スイツチPSを開放すると、閉成時と
は逆方向の高電圧が昇圧トランスTの2次側に発
生し、スイツチングトランジスタTRが導通して
コンデンサC1の充電電荷が高速で放電され、圧
電アクチユエータMの復帰の応答性が向上する。
ところが、上記構成によれば、電源Eを交流電
源とした場合、交流入力の正の半サイクルから負
の半サイクルに転じた際のゼロクロス近傍におい
て、上記トランジスタTRが低抵抗状態となり、
コンデンサC1の充電電荷を一定に保持すること
が困難である。
つまり、上記コンデンサC1の充電電荷は、交
流入力のゼロクロス近傍において、上記トランジ
スタTRのエミツタ−コレクタ間の抵抗値が低下
することによつて放電され、この放電と充電との
繰り返しで圧電アクチユエータMが微少振動す
る。この微少振動により、圧電アクチユエータM
は発熱して劣化したり、うなり現象でノイズが発
生する。
<考案の目的> この考案は上記欠点を解消するためになされた
もので、交流電源の使用時に圧電アクチユエータ
が微少振動によつて発熱劣化したり、うなり現象
が発生するのを有効に防止することができる圧電
アクチユエータの駆動回路を提供することを目的
とする。
<考案の構成と効果> この考案による圧電アクチユエータの駆動回路
は、1対の電源入力端子の一方側に接続された半
波整流用素子の出力を分圧する分圧抵抗体によつ
て分圧された電圧で変位駆動される圧電アクチユ
エータと、上記分圧抵抗体に定電圧素子を介し並
列接続されかつ電源の投入による交流入力の正の
半サイクル期間において導通する第1のスイツチ
ング素子と、上記分圧抵抗体に並列接続されて上
記第1のスイツチング素子の導通で非導通となる
第2のスイツチング素子と、この第2のスイツチ
ング素子の制御極に接続されかつ交流入力の負の
半サイクル期間の電流を定電圧素子を通り逆流さ
せて上記第2のスイツチング素子を非導通状態に
保持するダイオードと、このダイオードに直列接
続された第2のスイツチング素子のバイアス抵抗
体と、上記第2のスイツチング素子の制御極に接
続されかつ電源の遮断時に上記圧電アクチユエー
タの充電電荷を受けて昇圧し上記第2のスイツチ
ング素子を導通させるコンデンサとで構成されて
いる。
上記構成において、電源の投入による交流入力
の正の半サイクル期間で第1のスイツチング素子
が導通し、第2のスイツチング素子は非導通とな
つて高抵抗状態を保持し、分圧抵抗体によつて分
圧された電圧が圧電アクチユエータに印加され
て、この圧電アクチユエータを変位駆動させる。
つぎに、交流入力の正の半サイクルから負の半
サイクルに転じた際の電流は、第2のスイツチン
グ素子の制御極に接続されたダイオードおよび定
電圧素子を通つて逆流し、上記第2のスイツチン
グ素子を高抵抗値の非導通状態に保持することが
できるから、従来のように圧電アクチユエータが
交流入力のゼロクロス近傍において微少振動し、
圧電アクチユエータが発熱して劣化したり、うな
りが生じるのを有効に防止することができる。
<実施例の説明> 以下、この考案の一実施例を図面にしたがつて
説明する。
図面はこの考案に係る圧電アクチユエータの駆
動回路の一例を示すものである。同図において、
P1,P2は1対の電源入力端子で、たとえば交流
電源AOが接続されるようになつている。PSは電
源スイツチ、R1は抵抗体である。D1は上記電源
入力を半波整流する整流素子、たとえば整流用ダ
イオードである。R2,R3は上記整流用ダイオー
ドD1の出力を分圧する1対の直列接続された分
圧抵抗体、PA1,PA2は1対の圧電素子で、各
圧電素子PA1,PA2は接合されて圧電アクチユ
エータを構成するとともに、上記分圧抵抗体R
2,R3によつて分圧された電圧が印加されて変
位駆動される。
SWCは上記圧電アクチユエータPA1,PA2
各高電位端に接続されたスイツチング回路であ
り、第1および第2のスイツチング素子、たとえ
ばスイツチングトランジスタT1,T2、各トラン
ジスタT1,T2のバイアス抵抗体R4,R5およびツ
エナーダイオードZD等から構成されている。
Cはコンデンサであり、電源入力OFF時に上
記スイツチング回路SWCを放電回路として構成
させるものである。D2はカソードが第2のスイ
ツチングトランジスタT2のベースに接続された
ダイオードであり、これは交流入力時の負の半サ
イクルのゼロクロス近傍期間において上記スイツ
チング回路SWCを高抵抗状態に保持させる放電
阻止手段を構成している。
つぎに、上記構成の動作を説明する。
電源スイツチPSを閉成すると、交流電源ACの
交流電圧は整流用ダイオードD1で半波整流され
る。すなわち、上記交流の正の半サイクルに対応
した整流出力が圧電アクチユエータPA1,PA2
供給されるため、これら圧電アクチユエータ
PA1,PA2は電歪作用で変位する。
一方、上記交流の正の半サイクル期間において
は、第1のスイツチングトランジスタT1のベー
スがドライブされて、該スイツチングトランジス
タT1が導通する。このため第2のスイツチング
トランジスタT2が非導通状態となつてスイツチ
ング回路SWCは高抵抗状態となる。また負の半
サイクル期間においては交流電流が上記ダイオー
ドD2およびツエナーダイオードZDを流れる。こ
のため上記第2のスイツチングトランジスタT2
は非導通状態のままに保たれ、したがつて圧電ア
クチユエータPA1,PA2は半波整流駆動中にうな
りを生じることはない。
上記電源スイツチPSを開放すると、圧電アク
チユエータPA1,PA2への電力供給が停止され、
これら両圧電アクチユエータPA1,PA2は復帰変
位を開始する。この時上記圧電アクチユエータ
PA1,PA2の電荷が抵抗体R5を通つてコンデンサ
Cに流れ込む。これにより上記圧電アクチユエー
タPA1,PA2の電荷を上記第2のスイツチングト
ランジスタT2を介して放電させるから、動作復
帰が高速に行なわれ、このことは上記入力の
ON・OFFの周期が短くなつた場合にも容易に対
応できる。さらに、上記入力端子P1,P2に直流
電源を接続した場合でも同様に働らかせることが
でき、交流電源と直流電源の双方の使用が可能で
ある。
ところで、上記交流入力が正の半サイクルから
負の半サイクルに変化する際、ゼロクロス近傍に
おいては圧電アクチユエータPA1,PA2の電荷が
抵抗体R5を通つてコンデンサCに流れ始め、第
2のスイツチングトランジスタT2を導通させよ
うとするが、負の半サイクルになると同時にダイ
オードD2によつて第2のスイツチングトランジ
スタT2を逆バイアスするため、上記ゼロクロス
近傍期間での第2のスイツチングトランジスタ
T2の導通を確実に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案による圧電アクチユエータの
駆動回路の一例を示す電気回路図、第2図は圧電
アクチユエータの駆動回路の一使用例を示す動作
説明図、第3図は従来例による圧電アクチユエー
タの駆動回路を示す電気回路図である。 C……コンデンサ、D1……半波整流用素子、
D2……ダイオード、R2,R3……分圧抵抗体、
R5……バイアス抵抗体、T1……第1のスイツ
チング素子、T2……第2のスイツチング素子、
ZD……定電圧素子、P1,P2……入力端子、PA1
PA2……圧電アクチユエータ、SWC……スイツ
チング回路。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 交流電源に接続される1対の電源入力端子と、
    一方の電源入力端子側に接続された半波整流用素
    子と、この半波整流用素子の出力を分圧する分圧
    抵抗体と、1対の圧電素子を接合して形成されか
    つ上記分圧抵抗体によつて分圧された電圧で変位
    駆動される圧電アクチユエータと、上記分圧抵抗
    体に定電圧素子を介し並列接続されかつ電源の投
    入による交流入力の正の半サイクル期間において
    導通する第1のスイツチング素子と、上記分圧抵
    抗体に並列接続されて上記第1のスイツチング素
    子の導通で非導通となる第2のスイツチング素子
    と、この第2のスイツチング素子の制御極に接続
    されかつ交流入力の負の半サイクル期間の電流を
    定電圧素子を通り逆流させて上記第2のスイツチ
    ング素子を非導通状態に保持するダイオードと、
    このダイオードに直列接続された第2のスイツチ
    ング素子のバイアス抵抗体と、上記第2のスイツ
    チング素子の制御極に接続されかつ電源の遮断時
    に上記圧電アクチユエータの充電電荷を受けて昇
    圧し上記第2のスイツチング素子を導通させるコ
    ンデンサとを具備してなる圧電アクチユエータの
    駆動回路。
JP1983059165U 1983-04-19 1983-04-19 圧電アクチユエ−タの駆動回路 Granted JPS59164141U (ja)

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