KR100933958B1

KR100933958B1 - 압전 모터용 에너지 절약형 구동 회로

Info

Publication number: KR100933958B1
Application number: KR1020077000656A
Authority: KR
Inventors: 미코 올릴라
Original assignee: 노키아 코포레이션
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2009-12-28
Also published as: KR20070024719A; EP1769574B1; FI117413B; CN101103516A; EP1769574A1; US7199503B2; US20050285477A1; WO2005122383A1; EP1769574A4; CN101103516B; FI20045218A; FI20045218A0

Abstract

본 발명에 따른 방법 및 장치(100)에서, 두 개의 압전소자들(10, 20)은 위상차를 갖는 두 개의 전압들로 구동된다. 압전소자들(10. 20) 중 하나는 유도성 증가 수단(73, 74)에 의해 유효한 전원전압(VS)을 초과하는 전압으로 충전된다. 그 결과 전하, 즉 에너지는 유도성 소자(LA, LB)에 의해 상기 하나의 압전소자(10, 20)로부터 다른 압전소자(20, 10)로 전달된다. 동일한 유도성 소자(LA, LB)는 유도성 증가 수단(73, 74)에 이용되며, 상기 두 개의 압전소자들(10, 20) 간의 전하 전달에 이용된다.

Description

압전 모터용 에너지 절약형 구동 회로{Energy saving driving circuit for piezoelectric motor}

본 발명은 압전소자 구동장치 및 압전소자들을 구동하는 방법에 관한 것으로, 두 개의 압전소자 구동전압들이 제공되며, 상기 구동전압들은 서로에 대해 다른 위상들인 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 압전소자 구동장치를 포함하는 장치에 관한 것이다.

압전 액츄에이터들은 줌 및 포커싱 렌즈 시스템들의 위치들을 조정하기 위해서 이미징 시스템들에 사용된다. 압전 액츄에이터들은 또한 작은 객체들을 움직이기 위해서 다른 시스템들에서도 사용된다. 적당한 구동전압들을 제공하는 구동장치들이 상기 압전 액츄에이터들을 구동하는데 필요하다. 압전 액츄에이터들은 활성화 전압에 연결될 때 편향되거나, 확장되거나 또는 수축되는 하나 이상의 압전소자들을 이용하여 구현된다.

모바일 시스템들 내에서, 압전소자들의 구동과 관련된 에너지 소비가 특히 문제된다. 통상적으로, 모바일 시스템들 내에서 사용 가능한 전원은 제한된 용량을 갖는 배터리이다. 압전소자는 실질적으로 내부 커패시턴스를 포함하며 그 결과 이것이 구동전압에 연결될 때 일정한 양의 에너지를 저장한다. 모바일 장치의 에 너지 효율을 개선하기 위해서, 압전소자들 내에 저장된 용량성 에너지를 회복하는 것이 유리하다.

모바일 장치들 내에서의 일 측면에 따르면, 통상적으로 사용 가능한 전원의 전압은 압전소자들의 최적 구동전압보다 낮다. 통상적으로 전원전압보다 높은 구동전압들은 증가 수단을 이용하여 발생된다.

미국 특허 제 6,563,251 호는 용량성 모터 위상(capacitive motor phase)을 갖는 액츄에이터를 위한 구동장치를 개시한다. 상기 구동장치는 한 세트의 전압원들, 상기 전압원들을 한 번에 하나씩 상기 용량성 모터 위상에 연결하는 스위칭 수단 및 상기 전압원들을 지원하거나 또는 그 자체로 상기 전압원들인 용량성 전압 증가 장치를 포함한다.

D. Campolo 외의 IEEE Transactions on ultrasonics, ferroelectrics, 및 frequency control, Vol. 50 No. 3(2003년 3월)의 논문 "Efficient Charge Recovery Method for Driving Piezoelectric Actuators with Quasi-Square Waves"는 두 개의 압전소자들을 위한 구동회로를 개시한다. 상기 구동회로는 제 1 압전소자로부터 제 2 압전소자로 전하를 전달하기 위해 배열된 유도성 소자(inductive element)를 포함한다. 압전소자들 내에 저장된 에너지는 상기 유도성 소자에 의해 부분적으로 회복 및 재사용된다.

본 발명의 목적은 에너지 절약형 장치 및 압전소자의 구동방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 에너지 절약형 압전소자 구동장치를 포함하는 모바일 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적들을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 장치들과 방법은 주로 독립 청구항들의 특징부에서 제시되는 것으로 특징 지워질 수 있다. 본 발명에 관련된 추가적인 상세사항들은 종속 청구항들에서 제시된다.

본 발명에 따른 장치들 및 방법은, 적어도 두 개의 압전소자들을 구동하기 위해서 서로에 대해 다른 위상들을 갖는 적어도 두 개의 구동전압들을 제공하기 위해 사용된다. 본 발명에 따른 장치들 및 방법은, 유도성 소자가 상기 적어도 두 개의 압전소자들 간에 에너지를 전달하기 위해 사용되며, 사용 가능한 전원전압을 실질적으로 초과하는 전압을 제공하기 위해 상기 유도성 소자가 사용되는 것을 주요 특징으로 한다. 즉, 본 발명에 따른 압전소자 구동장치는 상기 유도성 소자를 사용하여 실행되는 유도성 증가 수단을 포함한다.

본 발명에 따르면, 압전소자들이 좋은 에너지 효율을 갖고 낮은 전압 전원을 사용하여 동작될 수 있다. 요구되는 유도성 소자들의 수는 최소화될 수 있다. 또한 결과적으로는 필요한 공간이 줄어든다. 또한, 유도성 소자들에서 기원한 전자파 장애로부터 구성요소들을 차폐하는 것이 더욱 쉬워진다.

본 발명의 실시예들 및 그들의 이점은 하기 설명 및 예들, 및 첨부된 청구항들을 통해서 당업자에게 명백하게 될 것이다.

하기 실시예들에서, 본 발명의 실시예들이 첨부 도면들을 참조하여 더욱 구체적으로 기재될 것이며, 여기서

도 1a 내지 도 1d는 두 개의 독립적으로 편향 가능한 압전소자들에 기초한 압전 액츄에이터들의 다른 동작 위상들을 나타내고,

도 2는 본 발명에 따른 압전소자 구동장치의 다이어그램을 나타내고,

도 3은 본 발명에 따른 압전소자 구동장치의 다이어그램으로, 본 다이어그램에서 유도성 증가 수단이 표시되어 있고,

도 4는 도 2에 따른 압전소자 구동장치의 타이밍 도의 예를 나타내고,

도 5는 도 2에 따른 압전소자 구동장치의 출력파형도를 나타내고,

도 6은 본 발명에 따른 압전소자 구동장치의 다이어그램을 나타낸 것으로, 본 다이어그램에서 압전소자 구동장치의 출력들간의 유도성 소자들을 연결하는 스위칭 수단이 표시되어 있고, 그리고

도 7은 본 발명에 따른 압전소자 구동장치를 포함하는 모바일 장치를 나타낸다.

도 1a를 참조하면, 압전 액츄에이터(50)은 서로 연결된 두개의 독립적으로 편향 가능한 압전소자들(10, 20)을 포함할 수 있다. 돌출부(protrusion)(30)는 상기 두개의 압전소자들(10, 20)의 연결지점 근처에 부착된다. 압전소자들(10, 20)은 상기 압전소자들(10, 20)의 편향을 허용하는 지지부(40)에 의해 지지된다. 각 압전소자(10, 20)의 편향 정도는 전압이 상기 압전소자들(10, 20)의 전압 단자들(11, 12, 21, 22) 간에 인가될 때 변화된다. 압전소자들(10,20)은 단극 전압들, 즉, 0 전압에서 최대 전압까지의 범위 내의 전압들을 이용하여 동작되도록 설계되 고 최적화될 수 있다. 바람직하게는, 압전 액츄에이터(50)는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 바이모프스(BIMORPHS)라고 알려진 편향 가능한 압전소자들을 사용하여 실행된다.

상기 두 개의 압전소자들의 편향의 정도는 교류전압들이 전압 단자들(11, 12, 21, 22)에 연결될 때 주기적인 방식으로 변화된다. 두 개의 압전소자들에 연결되는 교류전압들 간에 위상차가 있을 때 돌출부(30)의 팁은 폐경로(closed path)(CP)를 움직인다. 바람직하게는, 위상차는 90도이어야 한다. 도 1a 내지 1d는 액츄에이터(50)의 다른 동작 위상들을 도시한 것이다. 도 1c에서는 도면의 블러링(blurring)을 피하기 위해서 폐경로(CP)가 생략되었다. 돌출부(30)의 팁이 객체(미도시) 근처에 위치해 있을 때, 이것은 최소한 상기 객체를 도 1c 내에 도시된 위상 내에서 접촉할 수 있고, 상기 객체를 h 방향으로 움직인다. 움직임의 방향은 위상차의 부호(sign)의 반전, 즉 90도에서 (-)90도로 반전함에 따라서 변화될 수 있다.

이상적인 경우, 구동 파형들은 사인파일 수 있다. 하지만, 압전소자들(10, 20)은 통상적으로 사인파와는 상당히 다른 전압 파형들을 이용하여 구동된다. 위상차는 또한 90도로부터 상당히 빗나갈 수 있다. 본 명세서 내에서 위상차는 두 개의 전압들이 시간의 다른 순간들에서 그들의 최대치 및 최소치들에 다다르는 경우를 나타낸다. 본 명세서 내에서 위상차라는 표현의 사용이 상기 두 개의 전압들의 파형들이 동일해야 함을 필요로 하는 것이 아님을 강조한다.

도 2를 참조하면, 압전소자 구동장치(100)는 제 1 유도성 소자(LA), 제 2 유 도성 소자(LA), 제 1 비교기 블록(comparator block)(73), 제 2 비교기 블록(74), 열개의 스위치들(S1, S2, S3, S4, S5, S6, SAH, SAL, SBH, SBL), 제 1 다이오드(DA), 제 2 다이오드(DB), 제 1 3-입력-AND-게이트(three-input-AND-gate)(75), 제 2 3-입력-AND-게이트(76), 컨트롤 로직(80) 및 전원 입력부(104)를 포함한다. 전원 입력부(104)는 전압(VS)을 제공하는 전원(미도시)에 연결된다.

컨트롤 로직(80)은 스위치들(S1, S3, S4, S6, SAH, SAL, SBH, SBL)을 제어한다. 컨트롤 로직(80)은 또한 3-입력-AND-게이트들(75, 76)의 입력부들(G2 및 G5)에 연결된다. 컨트롤 로직(80), 스위치들(S1, S3, S4, S6, SAH, SAL, SBH, SBL) 및 입력부들(G2, G5) 간의 연결들은 도 2에 나타내지 않았다.

압전소자 액츄에이터(50)의 제 1 압전소자(10)는 제 1 출력부(101)에 연결되고, 압전소자 액츄에이터(50)의 제 2 압전소자(20)는 제 2 출력부(102)에 연결된다. 각각의 압전소자(10, 20)는 실질적으로 용량성 부하를 구성한다. 하지만, 손실 및 액츄에이터(50)에 의해 수행되는 실제 동작으로 인해, 부하는 저항성 컴포넌트를 또한 포함한다. 유도성 소자(LA)의 인덕턴스는 바람직하게는 유도성 소자(LB)의 인덕턴스와 실질적으로 같고, 제 2 압전소자 (20)의 커패시턴스는 바람직하게는 제 1 압전소자(10)의 커패시턴스와 실질적으로 같다.

비교기 블록들(73, 74)은 레지스터들(R) 및 비교기들(71)을 포함하는 전압 분배기들을 이용하여 동작된다. 비교기(73)는 출력부(101)의 전압이 실질적으로 VS의 두 배를 초과할 때 그것의 출력 상태를 하이(high)에서 로우(low)로 변경하도록 배열된다. 비교기(74)는 제 2 출력부(102)에 대해 각각 배열된다.

도 3을 참조하면, 압전소자 구동장치(100)는 또한 두 개의 유도성 전압 증가 수단(61, 62)을 포함한다. 제 1 유도성 증가 수단(61)을 구성하는 컴포넌트들은 점선 경계에 의해 둘러싸인다. 제 1 유도성 증가 수단 (62)은 제 1 유도성 소자(LA), 다이오드(DA), 비교기 블록(73), 3-입력-AND-게이트(75), 스위치(S2), 및 클록(CLK)을 포함한다. 제 2 유도성 증가 수단(62)을 구성하는 컴포넌트들은 점-대시-선(dot-dash-line)에 의해 둘러싸인다. 클록(CLK)은 양쪽 증가 수단에 공통이다.

도 4는 스위치들(S1, S3, S4, S6, SAH, SAL, SBH 및 SBL)의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 4는 또한 3-입력-AND-게이트(75)의 입력부(G2) 및 3-입력-AND-게이트(76)의 입력부(G5)의 타이밍 차트이다. 커브들은 하이 상태(high state) 및 로우 상태(low state)의 두 가지 값을 나타낸다. 하이 상태는 닫힌 스위치와 관련이 있고, 로우 상태는 열린 스위치와 관련이 있다. 게이트 입력들(G2 및 G5)의 경우, 하이 상태는 참인 상태를 의미하고, 로우 상태는 거짓인 상태를 의미한다. tA와 tB로 마킹된 것들은 유도성 증가 수단(61, 62)의 동작이 시작되는 시간들을 나타낸다.

도 5는 압전소자 구동장치(100)의 출력부들(101,102)에서의 결과 전압을 나타낸다.

이제, 압전소자 구동장치 (100)의 동작이 주기적인 방식으로 반복되는 여섯 동작 단계들을 참조하여 기술된다. 언급되지 않는다면, 스위치들(S1, S2, S3, S4, S5, S6, SAH, SAL, SBH, SBL)은 열린(비전도) 상태이다.

제 1 단계에서, 컨트롤 로직(80)은 스위치들(SAH, SBL)을 닫도록 하는 명령을 보낸다. 그리하여 출력부(101)는 전원전압(VS)에 연결되고, 출력부(102)는 접지(GND)에 연결된다.

제 2 단계에서, 컨트롤 로직(80)은 스위치들(SBH, S1)을 닫고, 제 1 3-입력-AND-게이트(75)의 입력부(G2)를 하이 상태로 설정한다. 제 2 단계의 시작은 도 4 및 도 5에서 tA로 마킹되어 표시되어 있다. 스위치(SBH)는 제 2 출력부(102)를 전원전압(VS)에 연결시킨다. 스위치(S2)는 제 1 3-입력-AND-게이트(75)에 의해 제어된다. 상기 제 1 3-입력-AND-게이트(75)의 다른 입력들은 제 1 비교기(73) 및 클록(CLK)에 연결된다. 제 1 출력부(101)의 전압은 VS의 두 배보다 실질적으로 낮으며, 결과적으로 스위치(S2)는 클록(CLK)의 상태에 따라 몇 번 열리고 닫힌다. 스위치(S2)가 닫힐 때 제 1 유도성 소자(LA)는 전원입력부(104)과 접지(GND) 사이에 연결되며, 에너지는 상기 제 1 유도소자(LA)의 자계 내에 저장된다. 스위치(S2)가 열릴 때, 에너지는 제 1 유도성 소자(LA)로부터 제 1 압전소자(10)로 전달된다. 결과적으로, 제 1 출력부(101)의 전압은 증가된다. 다이오드(DA)는 제 1 유도성 소자(10)의 방전을 방지한다. 제 1 비교기 블록(73)이 제 1 출력부(101)의 전압이 실질적으로 VS의 2배인 전압에 도달하는 것을 검출할 때까지 스위치(S2)는 몇 번 열리고 닫힌다. 즉, 전원전압(VS)보다 실질적으로 높은 압전소자 구동전압이 발생된다. 제 2 단계의 끝에서 제 2 출력부(102)의 전압은 여전히 VS와 같다.

제 3 단계에서, 제어 컨트롤 로직은, 제 2 유도성 소자(LB)를 제 1 압전소자(10)와 제 2 압전소자(20)의 사이에 연결하는 스위치(S3)를 닫는다. 제 1 출력 부(101)와 제 2 출력부(102) 간의 초기 전압차가 있으며, 상기 전압차는 VS와 실질적으로 같다. 전하는 스위치(S3), 제 2 유도성 소자(LB), 및 제 2 다이오드(DB)를 통해 제 1 압전소자(10)로부터 제 2 압전소자(20)로 전달된다. 기초적인 회로이론에 따르면, 압전소자(10, 20)의 커패시턴스들이 실질적으로 동일하다고 가정하면, 시간 기간(τ) 후에, 두 개의 출력부들(101, 102)의 전압들이 반대로 된다. 시간 기간(τ)은,

로 주어지며, 여기서 L은 유도성 소자들(LA, LB)의 인덕턴스이고, C는 압전소자들(10, 20)의 커패시턴스이다. 이상적인 경우, 시간 기간(τ) 후에, 제 1 출력부(101)에서의 전압은 VS 근처이고, 제 2 출력부(102)에서의 전압은 VS의 두 배 근처이다. 실제로, 도달되는 전압들은, 예를 들어 다이오드에서의 전압 강하, 및 스위치(S3)에서의 손실 때문에, 이상적인 값들로부터 벗어나게 된다.

제 4 단계에서, 전압 편차들(deviations)이 제거된다. 제 4 단계의 시작은 도 4 및 도 5에서 tB로 마킹된 것에 의해 지시된다. 스위치(S4)가 닫히고 게이트 입력부(G5)이 하이 상태로 설정되어, 제 2 증가 수단(62)의 동작이 시작된다. 제 2 증가 수단(62)은, 제 2 출력부(102)의 전압이 실질적으로 VS의 두 배에 도달할 때까지 동작한다. 또한 제 1 출력부(101)는 스위치(SAH)에 의해 전원전압(VS)에 연결된다.

제 5 단계에서, 스위치(SAL)가 닫히고 제 1 출력부(101)는 접지(GND)에 연결 되며, 즉 제 1 출력부(101)의 전압이 0 이 된다. 또한 스위치(SBH)가 닫히고 제 2 출력부(102)이 전원전압(VS)에 연결된다.

제 6 단계에서, 스위치(S6)가 닫히고, 전하는 제 2 압전소자(20)로부터 제 1 압전소자(10)로 전달된다. 시간 기간(τ) 이후, 제 2 출력부(102)의 전압은 0 근처이고, 제 1 출력부(101)의 전압은 전원전압(VS) 근처이다. 하지만, 손실로 인한 전압 편차가 있다.

이제, 상술된 사이클이 반복되어 제 1 단계부터 다시 시작될 것이며, 이에 따라 제 1 출력부(101)는 스위치(SAH)에 의해 전원전압(VS)에 다시 연결되고, 제 2 출력부(102)는 스위치(SBL)에 의해 접지(GND)에 연결된다.

압전 액츄에이터(50)의 동작과 관련된 움직임의 방향은, 스위치(S1)에 의해 수행되던 역할을 스위치(S4)에 의해 수행되는 역할로 대체하고, 스위치(S4)에 의해 수행되던 역할을 스위치(S1)에 의해 수행되는 역할로 대체하는 것을 제외하고, 상술된 6 개의 단계들을 반복함으로써 반대로 될 수 있다. 또한, 스위치들(S3와 S6)의 역할들, 스위치들(SAH와 SBH)의 역할들, 스위치들(SAL과 SBL)의 역할들, 그리고 신호들(G2와 G5)의 역할들도 각각 서로 바뀔 것이다.

바람직하게는, 비교기들(73, 74)은, 히스테리시스를 나타내는 방법으로 구현된다. 스위칭 잡음 및 전자계 간섭을 줄이기 때문에, 상기 히스테리시스는 유용하다.

실제로, 전원전압(VS)이 오히려 잡음이 많을 수 있다. 따라서 유용한 옵션은 비교기 블록들(73, 74)을 위해 필요한 기준전압을 제공하는 장치를 더 사용하는 것이다. 예를 들어, 밴드갭 전압 기준(bandgap voltage reference)이 기준 전압을 제공하기 위해 사용될 수 있다.

스위치들, 비교기들, 3-입력-AND-게이트들, 클록, 및 컨트롤 로직은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 다양한 반도체-기반 기술들 및 장치들을 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 스위치들은 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터들 또는 바이폴라 트랜지터들을 이용하여 구현될 수 있다.

스위치들의 타이밍은 압전 액츄에이터(50)의 의도된 속도에 따라 최적화될 수 있다. 또한 압전소자들의 응답에 따라 스위치들의 타이밍을 최적화시키기 위해서, 컨트롤 로직(80)은 출력부들(101, 102)의 전압들을 모니터링 할 수 있다.

도 6을 참조하면, 유도성 소자들(LA, LB)은 스위칭 수단(67, 68)에 의해 출력부들(101, 102) 사이에 연결된다. 스위칭 수단(67)은 스위치(S3) 및 다이오드(DA)를 포함한다. 또한 각각, 스위칭 수단(68)은 스위치(S6) 및 다이오드(DB)를 포함한다. 다른 실시예에서, 제 3 및 제 6 단계 동안 전하가 압전소자들(10, 20) 사이에서 전달되는 동안, 다른 스위치들(S7, S8)이 다이오드들(DA, DB)을 바이패스 시키기 위해서 사용될 수 있다. 이러한 구성의 이점은, 스위치들(S7, S8)을 더 사용함으로써 전압 손실과 에너지 손실을 줄일 수 있다는 것이다.

도 7를 참조하면, 압전 구동장치(100)이 모바일 장치(300)에 사용될 수 있는데, 여기서 압전소자 구동장치(100)은 압전-액츄에이터(50)에 연결된다. 압전-액츄에이터는 바람직하게는 특허 출원 제 PCT/US03/17611호에 기재된 방식으로 바이 모프스(bimorphs)를 사용하여 실행된다. 컨트롤 유닛(200)은 컨트롤 로직 입력부(82)에 연결되어 액츄에이터(50)의 방향과 속도를 조절한다. 모바일 장치(300)는 예를 들어 휴대용 광학 이미징 시스템(portable optical imaging system)일 수 있다. 이 경우에, 모바일 장치(300)은 상기 휴대용 광학 이미징 시스템의 이미지 확대(image magnification (zoom)), 초점거리 및 조리개(aperture)를 조정하기 위해서 몇 개의 렌즈 시스템들 및 광학 컴포넌트들의 위치들을 조정하도록 몇 개의 압전소자 구동회로들(100) 및 압전-액츄에이터들(50)을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 압전소자 구동회로(100)의 사용은 모바일 장치들 (300) 내에서 특히 유리한데, 그 이유는 압전소자들 (10,20)이 사용가능한 전원 공급 전압을 초과하는 전압에서 구동될 수 있기 때문에, 에너지가 절약되고, 유도성 소자들(LA,LB)의 수가 최소화된다.

본 발명에 따른 압전소자 구동장치 (100)의 사용과 방법은 편향가능한 압전소자들의 구동에만 한정되는 것은 아니며, 미국 특허 제 6,703,762호에 개시된 바와 같이 압전소자들을 확장 및 수축하도록 적용될 수 있다.

이 기술분야의 당업자에게, 본 발명에 따른 장치 및 방법의 변경 및 변화를 인지할 수 있다는 것은 명백할 것이다. 첨부 도면 및 표들을 참조하여 상술한 특정 실시예들은 예시를 위한 것이며, 첨부 청구항들에 의해 한정되는 본 발명의 범위를 제한하고자 함이 아니다.

Claims

전원에 연결 가능한 전원입력부(104);

제 1 압전소자(10)에 연결 가능하고, 제 1 구동전압(VA)을 제공하도록 배열된 제 1 출력부(101);

제 2 압전소자(20)에 연결 가능하고, 최소 전압과 최대 전압 사이에서 변하는 제 2 구동전압(VB)을 제공하도록 배열된 제 2 출력부(102)로서, 상기 제1 및 제 2 구동전압들(VA, VB)은 서로 위상 차를 갖는, 제 2 출력부(102);

적어도 하나의 유도성 소자(LA, LB);

상기 출력부들(101, 102) 사이에 상기 적어도 하나의 유도성 소자를 연결하여 상기 두 출력부들(101, 102) 사이에 전하를 전달하는 스위칭 수단(67, 68); 및

상기 제 1 압전소자(10)와 상기 제 2 압전소자(20) 중 적어도 하나에 충전전압(charging voltage)을 제공하는 적어도 하나의 전압 증가 수단(61, 62)[상기 충전전압은 상기 전원입력부(104)의 전압보다 높음];을 포함하는 압전소자 구동장치(100)로서,

상기 적어도 하나의 전압 증가 수단(61, 62)은 상기 적어도 하나의 유도성 소자(LA, LB)를 이용하여 구현되고,

압전소자 구동장치(100)는, 방전하는 동안 상기 적어도 하나의 유도성 소자(LA, LB)가 상기 제 1 출력부(101)와 상기 제 2 출력부(102) 사이로부터 끊어지도록 하는 방식으로 상기 제 2 압전소자(20)를 상기 최대전압으로부터 방전시키도록 적용되는 제 2 스위칭 수단(SBH)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 구동장치(100).
제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 수단(67, 68)은,

상기 적어도 하나의 유도성 소자(LA, LB)와 직렬로 연결되는 다이오드(DA, DB); 및

상기 두 개의 출력부들(101, 102) 사이에서 전하를 전달하는 동안 상기 다이오드(DA, DB)를 바이패스 하도록 배열된 스위치(S7, S8);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 구동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 유도성 소자들(LA, LB)의 수는 2 인 것을 특징으로 하는 압전소자 구동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 전압 증가 수단(61, 62)은 상기 제 1 압전소자(10)에 충전전압을 제공하도록 배열된 제 1 전압 증가 수단(61)을 포함하고,

상기 제 1 전압 증가 수단(61)은 상기 적어도 하나의 유도성 소자를 접지(GND)에 연결하는 스위치(S2)를 포함하며,

상기 스위치(S2)는 세 개의 입력들을 갖는 AND 게이트(75)에 의해 제어되고,

상기 AND 게이트(75)의 입력들은 클록(CLK), 비교기(73), 및 컨트롤 로직(80)에 연결되고,

상기 비교기(73)는, 상기 제 1 출력부(101)의 전압이 소정의 목표 전압에 도달할 때 상기 제 1 전압 증가 수단(61)의 동작을 중단하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 압전소자 구동장치.
제 4 항에 있어서,

상기 비교기는(73, 74), 상기 제 1 출력부(101)의 전압이 상기 소정의 목표 전압을 포함하는 전압 범위 내에 있을 때에 히스테리시스(hysteresis)를 나타내도록 배열되는 것을 특징으로 하는 압전소자 구동장치.
제 1 압전소자(10) 및 제 2 압전소자(20)를 구동하는 방법에 있어서,

상기 제 1 압전소자(10)는 제 1 구동전압(VA)으로 구동되고, 상기 제 2 압전소자(20)는 최소 전압과 최대 전압 사이에서 변하는 제 2 구동전압(VB)으로 구동되고, 상기 구동전압들(VA, VB)은 서로 위상차를 가지며,

상기 방법은,

상기 제 1 압전소자(10)와 상기 제 2 압전소자(20) 사이에 적어도 하나의 유도성 소자(LA, LB)를 연결함으로써 상기 제 1 압전소자(10)와 상기 제 2 압전소자(20) 사이에서 전하를 전달하는 단계; 및

적어도 하나의 전압 증가 수단(61, 62)에 의해, 상기 제 1 압전소자(10)와 상기 제 2 압전소자(20) 중 적어도 하나를 입력전압(VS)보다 높은 전압으로 충전하는 단계;를 포함하며,

상기 적어도 하나의 전압 증가 수단(61, 62)은 상기 적어도 하나의 유도성 소자(LA, LB)를 이용하여 구현되고,

상기 방법은, 방전하는 동안 상기 적어도 하나의 유도성 소자(LA, LB)가 상기 제 2 압전소자(20)와 상기 제 1 압전소자(10)의 사이로부터 끊어지도록 하는 방식으로 상기 제 2 압전소자(20)를 상기 최대전압으로부터 방전시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자 구동방법.
제 6 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 유도성 소자(LA, LB)는 다이오드(DA, DB)에 직렬로 연결되며,

상기 다이오드(DA, DB)는 상기 전하가 전달되는 동안 추가적인 스위치(S7, S8)에 의해 바이패스 되는 것을 특징으로 하는 구동방법.
제 6 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 유도성 소자들(LA, LB)의 수는 2 인 것을 특징으로 하는 구동방법.
제 6 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 전압 증가 수단(61, 62)은 상기 제 1 압전소자(10)에 충전전압을 제공하도록 배열된 제 1 전압 증가 수단(61)을 포함하고,

상기 제 1 전압 증가 수단(61)은 상기 적어도 하나의 유도성 소자를 접지(GND)에 연결하는 스위치(S2)를 포함하며,

상기 스위치(S2)는 세 개의 입력들을 갖는 AND 게이트(75)에 의해 제어되고,

상기 AND 게이트(75)의 입력들은 클록(CLK), 비교기(73), 및 컨트롤 로직(80)에 연결되고,

상기 비교기(73)는, 상기 제 1 구동전압(VA)이 소정의 목표 전압에 도달할 때 상기 제 1 전압 증가 수단(61)의 동작을 중단하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 구동방법.
제 9 항에 있어서,

상기 비교기는(73, 74), 상기 제 1 구동전압(VA)이 상기 소정의 목표 전압을 포함하는 전압 범위 내에 있을 때에 히스테리시스(hysteresis)를 나타내는 것을 특징으로 하는 구동방법.
장치(300)에 있어서,

압전소자 구동장치(100) 및 압전 액츄에이터(50)를 포함하며,

상기 압전소자 구동장치(100)는,

전원에 연결 가능한 전원입력부(104);

제 1 압전소자(10)에 연결 가능하고, 제 1 구동전압(VA)을 제공하도록 배열된 제 1 출력부(101);

제 2 압전소자(20)에 연결 가능하고, 최소 전압과 최대 전압 사이에서 변하는 제 2 구동전압(VB)을 제공하도록 배열된 제 2 출력부(102)로서, 상기 구동전압들(VA, VB)은 서로 위상 차를 갖는 제 2 출력부(102);

적어도 하나의 유도성 소자(LA, LB);

상기 출력부들(101, 102) 사이에 상기 적어도 하나의 유도성 소자를 연결하여 상기 두 출력부들(101, 102) 사이에 전하를 전달하는 스위칭 수단(67, 68); 및

상기 제 1 압전소자(10)와 상기 제 2 압전소자(20) 중 적어도 하나에 충전전압(charging voltage)을 제공하는 적어도 하나의 전압 증가 수단(61, 62)[상기 충전전압은 상기 전원입력부(104)의 전압보다 높음];을 포함하며,

상기 적어도 하나의 전압 증가 수단(61, 62)은 상기 적어도 하나의 유도성 소자(LA, LB)를 이용하여 구현되고,

상기 압전소자 구동장치(100)는, 방전하는 동안 상기 적어도 하나의 유도성 소자(LA, LB)가 상기 제 1 출력부(101)와 상기 제 2 출력부(102)의 사이로부터 끊어지도록 하는 방식으로 상기 제 2 압전소자(20)를 상기 최대전압으로부터 방전시키도록 적용되는 제 2 스위칭 수단(SBH);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(300).
제 11 항에 있어서,

상기 장치(300)는 모바일 장치인 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 압전 액츄에이터(50)는 두 개의 바이모프스(bimorphs)(10, 20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 압전 액츄에이터(50)는 포커싱 또는 줌 렌즈 시스템의 위치를 조절하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.