TW202130288A - 驅動壓電裝置的方法和裝置 - Google Patents

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Abstract

在一個方面，本公開提供了一種驅動壓電裝置的方法，該方法包括：在壓電裝置兩端以操作頻率提供切換電壓；感測與壓電裝置的相位相對應的感測電壓；及響應於感測電壓相對於切換電壓同相或異相，調整提供給壓電裝置的操作頻率，其中對操作頻率的調整選自以下之一：將操作頻率調高第一值，及將操作頻率調低第二值。本公開還包括用於驅動壓電裝置的裝置，用於霧化流體的霧化器以及使用壓電裝置的用於霧化流體方法。

Description

驅動壓電裝置的方法和裝置
發明領域
此公開涉及壓電裝置領域，特別是用於驅動壓電裝置的裝置。
發明背景
霧化過程適用於將藥物或其他物質直接遞送至人的呼吸系統。可使用壓電傳感器攪動液體，從而導致氣蝕，並且形成液體的液滴或微滴。根據觀察，當液體是油性或當液體比水黏稠時，傳統的壓電傳感器的性能可能無法符合期望。在一些情況下，液體藥物被製成稀釋的水基懸浮液，以便能夠通過使用傳統壓電傳感器的霧化器進行遞送。在某些情況下，液體被刻意加熱以使其蒸發。可以理解地，這樣的方法會對液體或藥物的質量或功效產生負面影響。
因此，目前仍然需要能夠烟雾化或霧化液體的裝置，尤其是用於比水黏稠的液體，並優選地不涉及刻意對液體進行加熱。
發明概要
在一個方面，本公開提供了一種驅動壓電裝置的方法，該方法包括：在壓電裝置兩端以操作頻率提供切換電壓；感測與壓電裝置的相位相對應的感測電壓；及響應於感測電壓相對於切換電壓為同相或異相，調整提供給壓電裝置的操作頻率，其中對操作頻率的調整選自以下之一：將操作頻率調高，其調高的幅度為第一值，及將操作頻率調低，其調低的幅度為第二值。
在一個實施例中，該方法還包括：將切換電壓轉換為具有至少一個在兩個狀態之間的過渡段的切換電壓數位信號；且使用該至少一個過渡段來觸發對感測電壓的感測。在另一個實施例中，該方法還包括：將感測電壓轉換為感測電壓數位信號；以及將切換電壓數位信號與感測電壓數位信號進行比較，以判定感測電壓相對於切換電壓為同相或異相。該方法可以進一步包括：根據採樣頻率週期性地感測該感測電壓。此外，當感測電壓數位信號處於第一狀態時，感測電壓可與切換電壓同相，且當感測電壓數位信號處於第二狀態時，感測電壓與切換電壓異相。可選地，感測電壓於可操作地耦接於壓電裝置的電阻元件的兩端。可替代地，感測電壓與通過壓電裝置的電流同相。該方法可以進一步包括：根據採樣頻率週期性地感測該感測電壓。在該方法的另一實施例中，操作頻率沿對應於採樣頻率的可變中位頻率波動，該可變中位頻率取決於表徵壓電裝置的目標頻率。操作頻率的上界限可等於或低於目標頻率。操作頻率的下界限可等於或高於目標頻率。可選地，目標頻率為壓電裝置的諧振頻率。在又一個實施例中，該方法還包括：當感測電壓相對於切換電壓為同相時，調低切換電壓的操作頻率；當感測電壓相對於切換電壓異相時，調高切換電壓的操作頻率。此外，該方法可進一步包括：在開啟壓電裝置時，以初始操作頻率提供切換電壓，其中初始操作頻率低於與壓電裝置相關聯的目標頻率。
在另一個實施例中，該方法還包括：當感測電壓相對於切換電壓為同相時，調高切換電壓的操作頻率；當感測電壓相對於切換電壓為異相時，調低切換電壓的操作頻率。該方法可以進一步包括：在開啟壓電裝置時，以初始操作頻率提供切換電壓，其中初始操作頻率高於與壓電裝置相關聯的目標頻率。
在該方法的一個實施例中，第一值是預設值；第二值是預設值。可選地，第一值等於或低於壓電裝置的目標頻帶。可替代地，第二值等於或低於壓電裝置的目標頻帶。可選地，目標頻帶是諧振頻帶。
在另一方面，一種用於驅動壓電裝置的裝置包括：耦接於壓電裝置的交流裝置，該交流裝置被配置為提供切換電壓以驅動壓電裝置；耦接於交流裝置的控制器，該控制器被配置為控制切換電壓的操作頻率；可操作地耦接於壓電裝置的感測負載，其中感測負載兩端的感測電壓被配置為對應於壓電裝置的相位，其中控制器被配置為響應於感測電壓而調整操作頻率。
該裝置可以進一步包括：邏輯裝置，該邏輯裝置被配置為響應於感測電壓相對於切換電壓為同相或異相，而使控制器以預設值調整操作頻率。該裝置可被配置為使得感測負載為電阻元件。該裝置可被配置為使得感測電壓與通過壓電裝置的電流為同相。該裝置可被配置為使得壓電裝置包括耦接於壓電元件的變壓器，該變壓器被配置為提升切換電壓以驅動壓電元件。該裝置可以進一步包括：模數轉換器，該模數轉換器耦接於邏輯裝置，以將切換電壓轉換為切換電壓數位信號，其中該切換電壓數位信號具有在兩個狀態之間的至少一個過渡段。該裝置的配置可使得模數轉換器被配置為將感測電壓轉換為感測電壓數位信號，該感測電壓數位信號具有在兩個狀態之間的至少一過渡段。該裝置的配置可使得模數轉換器為運算放大器比較器。
在一個實施例中，控制器被配置為根據與操作頻率相對應的採樣頻率來調整操作頻率。在一個實施例中，邏輯裝置為數位觸發器，被配置為接收切換電壓和感測電壓為輸入。在一個實施例中，在切換電壓的過渡段感測該感測電壓。該感測電壓可在切換電壓的正過渡段處被感測。該感測電壓可在切換電壓的多個正過渡段被感測。在另一實施例中，感測電壓可在切換電壓的負過渡段被感測。感測電壓可在切換電壓的多個負過渡段被感測。第一值可等於第二值。第一值可等於或小於壓電裝置的目標頻帶。第二值可等於或小於壓電裝置的目標頻帶。交流裝置可被配置為，產生與矩形波相對應的切換電壓的全橋電路。交流發電機可被配置為，產生對應於矩形波的切換電壓的推挽式配置。交流發電機可與電池耦接。
根據一個方面，一種用於霧化流體的霧化器包括：可由切換電壓操作的壓電裝置；感測負載可操作地耦接於壓電裝置，從而感測負載兩端的感測電壓對應於壓電裝置的相位；及耦接於壓電裝置和感測負載的控制器，該控制器被配置為感測該感測電壓並響應於感測電壓調整操作頻率。根據另一方面，一種用於霧化流體的霧化器，該霧化器被配置為：以操作頻率在壓電裝置兩端提供切換電壓；感測對應於壓電裝置的相位的感測電壓；以及，響應於感測電壓，調整切換電壓的操作頻率。根據這些方面中的其一，霧化器可被配置為在操作期間內提供非間歇的霧化流體流，且其中在該操作期間對該操作頻率以預設值進行調整。霧化器可被配置為以時間間隔調整操作頻率。該霧化器可以被配置為以對應於感測頻率的時間間隔感測該感測電壓。該霧化器可被配置為使得操作頻率的變化等於或小於目標頻帶。操作頻率可間歇地在壓電裝置的目標頻帶內。
根據一方面，一種使用壓電裝置霧化流體的裝置，該裝置被配置為：向壓電裝置提供切換電壓；以定值調整切換電壓的操作頻率，以使操作頻率在壓電裝置的目標頻帶內；並以該定值調整切換電壓的操作頻率，將操作頻率帶出目標頻帶。操作頻率的調整度可等於或小於目標頻帶的範圍。該裝置可被配置為，當操作頻率在壓電裝置的目標頻帶內時，操作頻率對應於壓電裝置處於諧振。該裝置可進一步被配置為：重複地和交替地將切換電壓的操作頻率調整為在目標頻帶內，及將操作頻率調整為在目標頻帶外。
如上所述的霧化器，其中，該流體的黏度為至少5厘泊(centipoise)。
以上及本發明的其他特徵和優點，將在下文中參考附圖所示的示例性實施例被描述。
具體實施方式
在本公開中，壓電裝置是指被配置為表現出壓電行為的裝置，其中響應於電場的施加而產生機械應力／變形。根據本公開的實施例，壓電裝置可以包括一種或多種被配置為表現出壓電行為的元件及／或材料。可以理解地，根據本公開的實施例的壓電裝置可用於各種應用中，包括但不限於霧化器、噴霧器、超聲裝置等。為了簡易，該一種或多種能夠表現出壓電特性的元件及／或材料，在此之後均稱為壓電元件。在一個示例性應用中，根據本公開的實施例的壓電裝置被配置為適用於流體的霧化器。流體可以是單一化合物的形式，或可以是一種以上化學物質的溶液、懸浮液、混合物等的形式。壓電裝置被配置為在壓電元件與流體接觸的情況下或者在壓電元件被配置為將能量傳輸至流體的情況下，引起壓電元件的振動。
圖1為幅值－頻率圖的示例，示出了壓電元件的振動的幅值與施加於壓電元件的電場的操作頻率之間的關係。可以理解地，如果以接近諧振頻率70或以諧振頻率70的操作頻率(在這種情況下，例如為103Hz)驅動壓電元件，壓電元件則將表現出振動的峰值。如果操作頻率偏離共振頻率70，則導致振動的幅值從峰值迅速下降，這導致設備效率顯著降低。壓電元件可經受操作條件的變化，例如溫度變化、內部熱能積累等，使得壓電元件的諧振頻率趨向於偏移初始諧振頻率70。將操作頻率在任何時刻均設置為諧振頻率是一個挑戰，因為當壓電元件在操作時，在任何時間段內諧振頻率都是非線性變化的。當壓電元件是壓電裝置的一部分時，觀察到振動的幅值與操作頻率之間的關係更加不可預測。
圖2示出了被配置為接收電源50的電力以進行操作的設備的示例性示意電路，根據本公開的實施例，設備40包括壓電裝置60和驅動裝置100。壓電裝置60包括至少一個壓電元件。驅動裝置100被配置為提供以操作頻率交替的電場來操作或驅動壓電裝置60。驅動裝置100可被稱為通過在壓電裝置兩端提供電壓來操作或驅動壓電裝置。
根據本公開的實施例，圖3A、3B及3C的幅值－時間圖示出了圖2的設備被配置為壓電裝置60的電壓810a／810b／810c與壓電裝置60所汲取的電流820a／820b／820c之間的關係。圖3A示出了操作頻率低於目標頻率，其中電壓810a超前於電流820a的情況。圖3B示出了操作頻率高於目標頻率，其中電壓810b滯後於電流820b的情況。在這兩種情形下，壓電裝置兩端的電壓810a／810b和汲取的電流820a／820b都被稱為異相。該設備被配置為以目標頻率或接近於目標頻率驅動壓電裝置。如圖3C所示，所得到的電壓810c和電流820c的波形被認為是同相的，或換言之為同步的。
圖4A通過示意框圖示出了可用於霧化諸如黏性流體之類的流體的霧化器40的實施例。霧化器40包括壓電裝置60和驅動裝置100。驅動裝置100被配置為用於驅動壓電裝置60。驅動裝置100被配置為提供用於驅動壓電裝置60的切換電壓。驅動裝置被配置為控制切換電壓的操作頻率。電源50可以耦接於驅動裝置100以操作霧化器40。在一示例中，電源50包括直流(DC)電源，例如電池。霧化器40可以被配置為便攜式及／或手持式裝置，且驅動裝置100可以被配置為將直流(DC)電源轉換為適於驅動壓電裝置60以實現黏性液體的霧化的交流(AC)切換電壓80。驅動裝置100可被配置為以操作頻率提供切換電壓80，使得壓電裝置60能以目標頻率或接近於目標頻率被驅動。在另一個示例中，電源50被配置為交流(AC)電源。霧化器40可包括被配置為將交流(AC)電源轉換為適於驅動壓電裝置60以實現黏性流體的霧化的交流(AC)切換電壓80的驅動裝置100。驅動裝置100可被配置為以操作頻率提供切換電壓80，使得壓電裝置60能以目標頻率或接近於目標頻率被驅動。
根據示例性實施例，霧化器40被配置為霧化黏性流體，例如，具有等於或大於5厘泊(cp)黏度的流體。在另一個示例中，霧化器40被配置為霧化水、水基溶液、油、油基溶液或其混合物。
圖4B中示出了驅動裝置100的實施例。驅動裝置100包括交流裝置110，耦接於交流裝置110的控制器120，耦接於壓電裝置60的感測負載130以及耦接於控制器與感測負載130之間的邏輯裝置140。交流裝置110被配置為將來自電源50的電能轉換為切換電壓80。切換電壓80可被提供以驅動壓電裝置60。為一示例，來自電源50的直流(DC)電壓被轉換為交流(AC)切換電壓80，並提供給壓電裝置60。控制器120被配置為通過控制交流裝置110，控制切換電壓80的操作頻率。此外，當切換電壓80被提供給壓電裝置60時，可感測跨感測負載130的感測電壓90。邏輯裝置140可被配置為用於感測或採樣感測電壓90，邏輯裝置140可被配置為且響應於感測電壓90，指示控制器120調整操作頻率。感測電壓90可與壓電裝置60的相位或狀態相對應。為一示例，感測電壓90可與壓電裝置60的電流相對應並且同相，即，感測電壓90可反映壓電裝置60的一狀態。或者，感測電壓90可對應於壓電裝置60的操作狀態，例如壓電裝置60的振動狀態。
例如，邏輯裝置140可以被配置為響應於感測電壓90相對於切換電壓80為同相或異相，指示控制器120調高或調低提供於壓電裝置的操作頻率。另外，可選地，邏輯裝置140還可被配置為接收切換電壓80作為輸入。邏輯裝置140可以被配置為接收切換電壓80和感測電壓90兩者的輸入，並基於邏輯規則來判定調高或調低操作頻率。為一示例，邏輯裝置140可被配置為在感測電壓90與切換電壓80為同相時，指示控制器調低操作頻率。邏輯裝置140可被配置為在感測電壓90與切換電壓80為異相時，指示控制器調高操作頻率。
圖5示意性地示出了根據本公開的另一實施方式的驅動裝置200。驅動裝置200可以耦接於電源50和壓電裝置60。壓電裝置60包括一個或多個壓電元件64。可選地，壓電裝置60可包括變壓器62。變壓器62可被配置為將切換電壓80提升至適合於驅動壓電元件64的電壓。在該實施例中，驅動裝置200包括交流裝置，其中交流裝置包括由開關212／214／216／218形成的全橋電路210(H橋)。全橋電路210可操作地耦接於並可由控制器220控制。邏輯裝置240耦接於控制器220。開關212／214／216／218可包括金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)或其它合適的電子開關裝置，例如雙極晶體管、IGBT、SCR、TRIAC、DIAC等，或從中選擇的裝置組合。在一示例中，交流裝置包括多個金屬氧化物半導體場效應晶體管。在一個示例中，交流裝置配置有諸如金屬氧化物半導體場效應晶體管之類的低電壓裝置，使得驅動裝置可由諸如常規電池的電源操作，同時使得壓電元件能夠產生足夠的振動。控制器220被配置為可控制開關212／214／216／218的斷開和閉合，從而將來自電源50的直流(DC)電壓轉換為交流(AC)切換電壓80，以供驅動壓電裝置60。
圖6A和6B示出了操作中的圖5的驅動裝置。參照圖6A，在第一操作模式下，開關212及218閉合，而開關214及216斷開。由切換電壓80產生的電流80a沿第一方向通過／進入變壓器62。在第二操作模式中，如圖6B所示，開關212和218斷開，而開關214和216閉合。由切換電壓80產生的電流80b沿第二方向通過／進入變壓器62，其中第二方向與第一方向相反。驅動裝置被配置為在第一操作模式和第二操作模式之間交替，從而在壓電裝置兩端提供切換電壓80，其中切換電壓80為交流(AC)電壓。其中一個可提供的切換電壓80的示例在圖10A中示出。在示例中，切換電壓80可以是或可以近似為矩形波。在示例中，通過控制開關212／214／216／218，控制器220能夠將來自電源50的直流(DC)電壓轉換為壓電裝置60兩端的交流(AC)切換電壓80。另外，控制器220可以被配置為可調整切換電壓80的操作頻率。控制器220可以被配置為可控制地調整第一操作模式和第二操作模式之間的切換頻率，其中該頻率對應於切換電壓80的操作頻率。控制器220可被配置為可控制地調整開關212／214／216／218的斷開和閉合的速率，從而調整切換電壓80的操作頻率。
仍然參照圖5，驅動裝置200可以進一步包括一個或多個模數轉換器(ADC)262／264。 如圖10A和圖10B所示，模數轉換器(ADC)可耦接於全橋電路210，以提供基於切換電壓80的數位信號85。 模數轉換器(ADC)可耦接於感測負載230，其中感測負載230耦接於壓電裝置60。感測負載230被配置為可判定感測負載130兩端的感測電壓90。 如圖11A和圖11B所示，模數轉換器(ADC)可耦接於感測負載230，以提供基於感測電壓90的數位信號95。驅動裝置200可被配置為使得感測電壓90對應於壓電裝置60的相位。為一示例，感測負載230包括純電阻元件。如圖6A和6B所示，驅動裝置可被配置為無論驅動裝置或橋電路是於第一操作模式或第二操作模式下操作，電流80a／80b均沿相同方向通過感測負載230。參照圖11A，作為感測負載230兩端的感測電壓90的示例，感測負載兩端的感測電壓90可被配置為通常為正值，感測電壓94的負值部分對應於全橋電路的空載時間。模數轉換器(ADC) 262和模數轉換器(ADC)264分別被配置為將切換電壓80和感測電壓90轉換成相應的數位波形。
圖10A示出了切換電壓80的示例，圖10B示出了相應切換電壓數位信號85在兩種狀態之間過渡的示例。在該示例中，驅動裝置包括被配置為可從切換電壓80導出切換電壓數位信號85的電路，諸如將切換電壓80轉換為數位信號。例如，切換電壓82的正值部分可被數位化成較高的電壓87，即5V(伏特)，而切換電壓84的負值部分可以被數位化成較低的電壓89，即0V(伏特)。在另一示例中，電路被配置為將切換電壓信號80轉換為以矩形波為特徵的信號85。可以理解地，可根據較高電壓狀態87和較低電壓狀態89來描述矩形波波形85，其中較高電壓狀態的特徵在於電壓值大於較低電壓狀態的電壓值。圖10B中所示的電壓值僅出於說明目的。與較低電壓狀態相關的電壓值不必為0V(伏特)；與較高電壓狀態相關的電壓值不必為5V(伏特)。還可以理解的是，切換電壓數位信號85對應於切換電壓80。在一個示例中，切換電壓數位信號85的特徵在於一種提供與切換電壓80的頻率相對應的上升沿的波形。在另一個示例中，切換電壓數位信號85的特徵在於一種提供與切換電壓80的頻率相對應的下降沿的波形。
圖11A示出了感測電壓90的示例，圖11B示出了對應於感測電壓90的感測電壓數位信號95。在該示例中，驅動裝置包括被配置為可將成感測電壓數位信號95從感測電壓90導出的電路，諸如將感測電壓90轉換為數位信號。例如，感測電壓92的正值部分可被數位化成較高的電壓97，即5V(伏特)，而感測電壓94的負值部分可以被數位化成較低的電壓99，即0V(伏特)。這些數位信號85／95為邏輯裝置240的輸入。在另一示例中，電路被配置為將感測到的電壓信號90轉換為以矩形波為特徵的信號95。可以理解地，可根據較高電壓狀態87和較低電壓狀態89來描述矩形波波形95，其中較高電壓狀態的特徵在於電壓值大於較低電壓狀態的電壓值。圖11B中所示的電壓值僅出於說明目的。與較低電壓狀態相關的電壓值不必為0V(伏特)；與較高電壓狀態相關的電壓值不必為5V(伏特)。還可以理解地，感測到的電壓數位信號95對應於感測電壓90。在一個示例中，感測電壓數位信號95的特徵在於提供一種具有頻率的電壓狀態99的波形，其頻率對應於感測電壓的的頻率。在另一個示例中，感測電壓數位信號95的特徵在於提供一種電壓狀態99的波形，其中電壓狀態99對應於低於閾值電壓的感應電壓部分。在圖11A和圖11B所示的示例中，電路被配置為閾值電壓為0V(伏特)，且感測電壓數位信號95包括對應於感測電壓90的負值部94的較低電壓狀態99。在另一示例中，感測電壓數位信號95包括一系列信號脈衝，其中連續的信號脈衝相隔一個間隔，每個間隔與低於閾值電壓的感測電壓為同時發生(在時間點上)。
參照圖7，在驅動裝置300的另一實施例中，模數轉換器(ADC)中的一個或兩個可配置為運算放大器比較器362／364的形式。運算放大器比較器被配置為使得電壓的正值部分被放大並轉換為運算放大器比較器的較高飽和電壓，而電壓的負值部分被放大並轉換為運算放大器比較器的較低飽和電壓。為一示例，圖10A和圖10B示出了具有5V(伏特)的較高飽和電壓和0V(伏特)的較低飽和電壓的運算放大器比較器362的設置，其被配置為將切換電壓80轉換成切換電壓數位信號85。在另一個示例中，圖11A和圖11B示出了具有5V(伏特)的較高飽和電壓和0V(伏特)的較低飽和電壓的運算放大器比較器364的設置，以將感測電壓80轉換為感測電壓數位信號95。
參考圖8A和8B，驅動裝置400的實施例包括例如由開關412／414形成的半橋電路410。控制器420被配置為控制開關412／414的斷開和閉合，從而將來自電源50的直流(DC)電壓轉換為交流(AC)切換電壓80，該切換電壓80被提供於壓電裝置60。在該實施例中，電源50可以是電池源，且壓電裝置60包括中心抽頭變壓器66及壓電元件64。
參照圖8A，在開關414斷開且開關412同時閉合時，由切換電壓而產生的電流80a沿第一方向流過中心抽頭變壓器66的第一部分。相反的，如圖8B所示，當開關412斷開而開關414閉合時，電流80b沿與第一方向相反的第二方向流過中心抽頭變壓器66的第二部分。通過控制開關412和414，控制器420能夠將源自電源50的直流(DC)電壓轉換為中心抽頭變壓器兩端的交流(AC)切換電壓。另外，控制器420控制開關412／414的斷開和閉合的速率，從而調整切換電壓的操作頻率。驅動裝置被配置為，在操作中，電流沿相同方向流過感測負載430，並獨立於變壓器中的電流流向。
從上述示例中，可以理解實現本公開的實施例有各種方式。例如，驅動裝置可以被配置為向邏輯裝置240提供數位信號85／95，其中數位信號包括切換電壓數位信號和感測電壓數位信號，並且其中切換電壓數位信號對應於用於驅動壓電裝置的切換電壓，並且其中感測電壓數位信號對應於感測電壓。驅動裝置可以進一步被配置為使用來自模數轉換器(ADC)262／264的輸出為邏輯裝置240的輸入。邏輯裝置240可以被配置為，響應於接收到的輸入，邏輯裝置240指示控制器220調整切換電壓80的操作頻率。圖9示出了替代實施例，其中驅動裝置500包括微控制器單元(MCU)520。微控制器單元可以耦接於交流裝置，例如全橋電路510及感測負載530。在本實施例中，微控制器單元520被配置為感測感測負載兩端的感測電壓並控制驅動壓電裝置的切換電壓的操作頻率。微控制器單元520可被配置為，響應於感測電壓，微控制器單元520調整操作頻率。
圖12示出了適用於上述任何實施例的電壓信號。圖12示出了在共同時間軸上的切換電壓數位信號85、與切換電壓數位信號同相的感測電壓數位信號95a、以及與切換電壓數位信號異相的感測電壓數位信號95b的示例。根據本公開的實施例的驅動裝置配置為，使得在切換電壓數位信號85的各過渡段850，驅動裝置可判定感測電壓相對於切換電壓是同相還是異相。例如，在圖12中，當確認切換電壓數位信號85的過渡段850與感測電壓數位信號95a的較低電壓狀態被確認為相對應(同時發生)時，感測電壓可被認為與切換電壓為同相。可替代地，例如，在圖12中，當切換電壓數位信號85的過渡段850與感測電壓數位信號95b的較高電壓狀態被確認為相對應(同時發生)時，感測電壓可被認為與切換電壓為異相。因此，通過在對應於切換電壓數位信號85的過渡段850的時間點上感測或採樣感測電壓數位信號95的幅值，驅動裝置能夠判定感測電壓是否與切換電壓同相。感測電壓數位信號95的幅值或值的採樣可在切換電壓數位信號的上升過渡段或在切換電壓數位信號的下降過渡段進行。驅動裝置還被配置為基於感測電壓和切換電壓相對於彼此為同相或異相，判定壓電裝置處於或接近於目標頻率或反之。替代實施例包括一種非數位信號的執行方法，其中，在判定壓電裝置是否符合期望操作或以其他方式操作時，在切換電壓的一個或多個過渡段對感測電壓進行採樣。
考慮到以上，適用於諸如霧化器40或驅動裝置100／200／300／400／500的實施例，各個邏輯裝置可被配置為對感測電壓90及／或在切換電壓80過渡段850的感測電壓數位信號95及／或切換電壓數位信號85進行感測或採樣。根據本公開的實施例，獲得的樣本可以用於判定壓電裝置是否以目標頻率操作。如圖13所示的實施例可在切換電壓數位信號85的選定正值(上升)過渡段850a，週期性地觸發或執行對感測電壓數位信號95的感測或採樣。如圖14所示的另一實施例可以在切換電壓數位信號85的選定的負值(下降)過渡段850b，週期性地觸發或執行對感測電壓數位信號95的感測或採樣。如圖15所示的又另一實施例可以在切換電壓數位信號85的選定的非連續過渡段850c，觸發或執行對感測電壓數位信號95的感測或採樣。如圖16所示的一個實施例，邏輯裝置可被配置為在採樣間隔950內對感測電壓數位信號95進行多次感測或採樣，然後判定多個感測值的平均值。
可替代地，上述一種或多種方法可執行於非數位信號，其中將感測電壓與例如感測電壓的極性的邏輯規則進行比較。另外，取決於應用的目的及／或操作條件，對感測電壓或感測電壓數位信號的感測或採樣可根據時間間隔周期性地或非週期性地執行。
在實施例中，邏輯裝置可以是數位觸發器，且被配置為在切換電壓數位信號85的過渡段，觸發對感測電壓數位信號95的感測或採樣。因此，在切換電壓數位信號85的過渡段，感測電壓數位信號95由數位觸發器感測或採樣。根據數位觸發器所體現的邏輯規則，數位觸發器將輸出Q提供給控制器，其中輸出Q為調高或調低切換電壓的操作頻率的指令。可選地，數位觸發器還可被配置為可接收切換電壓數位信號85的輸入。
圖17至21示出了以上所述的驅動裝置在操作中的示例性實施例。在如圖17所示的示例性實施例中，在開啟驅動裝置時，驅動裝置可提供初始操作頻率，該初始操作頻率小於與壓電裝置相關聯的目標頻率70的幅值(在該示例中為103 Hz)。 如圖18所示，當輸出Q等於對應於感測電壓與切換電壓為異相的第一狀態(例如等於“1＂)時，控制器配被置為調高切換電壓的操作頻率。相反地，當輸出Q等於對應於感測電壓與切換電壓為同相的第二狀態(不等於“ 1”)時，控制器被配置為調低切換電壓的操作頻率。
圖19和圖20示出了頻率與時間的線圖, 其被疊加並誇大以幫助理解。曲線74代表壓電裝置的理想目標頻率74。在理想及假設的情況下，理想目標頻率在壓電裝置的整個操作過程中保持恆定，因此，通過將操作頻率設置為與理想目標頻率相同的頻率，可以輕易實現壓電裝置的有效運行。然而，在實際的壓電裝置操作中，自發熱、環境因素及／或其他影響因素可能導致壓電裝置的目標頻率70的值在壓電裝置的操作過程中產生變化。曲線70代表目標頻率的一種可行的行為，其中在壓電裝置的操作過程中，目標頻率隨時間“偏移”或升高。圖20中的曲線70示出了另一種可行的示例，其中目標頻率隨時間非線性變化。還可想而知地，在壓電裝置開啟之後，目標頻率可能在升高一段時間後而降低。知道任一時刻的目標頻率是有用的，例如，可將操作頻率設置為相同的頻率值，使得壓電裝置以符合期望的效率運行。然而，在實際應用中，目標頻率通常是未知的。在不知道目標頻率的情況下，在任何一個時間點判定適合壓電裝置的操作頻率是一個挑戰。
本公開的實施例提供一種驅動壓電裝置的驅動裝置，其被配置為以操作頻率72跟踪目標頻率70，從而解決該問題和其他困難。如圖19和圖20所示，當操作頻率和目標頻率之間的差值在一段時間內的任何時刻小於預設值時，操作頻率可被描述在該段時間內跟踪目標頻率。當操作頻率在整個時間段內處於或接近於目標頻率時，操作頻率可被描述為在該段時間內跟踪目標頻率。隨著目標頻率的升高，操作頻率也調高。隨著目標頻率降低，操作頻率也調低。驅動裝置被配置為，無需先確定目標頻率的值，就可使得操作頻率72持續跟踪目標頻率70。
根據一個實施例，驅動裝置被配置為執行將操作頻率72從第一操作頻率調高到第二操作頻率的方法。該操作可被迭代地執行，直到第二操作頻率處於或接近於目標頻率為止。第二操作頻率在目標頻帶之內時，該第二操作頻率可被認為處於或接近於目標頻率。目標頻帶可被預先設定為一頻率的範圍，其中該範圍包括壓電裝置的至少一個諧振頻率(或諧波)。該驅動裝置被配置為判定第二操作頻率是否在目標頻帶之內，並且響應於該判定結果而調整操作頻率。假如第二操作頻率低於目標頻帶的下界限，則調高操作頻率，並重複該操作，直到操作頻率達到／進入目標頻帶。驅動裝置被配置為一旦判定操作頻率處於目標頻帶內，則將操作頻率維持在目標頻帶內或目標頻帶附近。當操作頻率在目標頻帶內或附近時，則可稱之為操作頻率在跟踪目標頻率。
根據一個實施例，驅動裝置被配置為執行一種方法，該方法包括將操作頻率根據預設值交替地調高72a及調低72b。根據一個實施例，驅動裝置被配置為執行一種方法，該方法包括：在確定操作頻率在目標頻帶之內或附近時，重複地以預設值調高或調低操作頻率。反直覺地，即使操作頻率已經處於或接近目標頻率，操作頻率72仍持續反复地“移動” 而貼近及／或偏離目標頻率。因此，可以理解地，根據一個實施例，當操作頻率跟踪目標頻率時，所述跟踪可涉及時而增加操作頻率與目標頻率之間的差值，及時而減小操作頻率和目標頻率之間的差值。該方法可以包括週期性地以預設值調整操作頻率。當目標頻率70在操作期間偏移時，目標頻率的變化也可能導致操作頻率與目標頻率之間的差值的調高或調低。以這種或相近的方式調高或調低操作頻率，可以實現通過跟踪操作頻率以解決與壓電諧振頻率偏移相關的挑戰。在該實施例中，根據圖18所示的流程圖邏輯，目標頻率70可代表一個可行的操作頻率72的上界限。目標頻率70也可代表一個可行的目標頻帶的上限。
圖21示出了在連續的正過渡段852a／852b／852c進行感測或採樣時，操作頻率的變化的誇大數位信號的示例。根據一個實施例，驅動裝置被配置為在切換電壓數位信號的第一正過渡段852a，判定感測電壓數位信號95。在這種情況下，感測電壓數位信號被確定為對應於感測電壓與切換電壓同相的較低的電壓狀態。響應於此，(切換電壓的)操作頻率被調低。在第二正過渡段852b，感測電壓數位信號95被確定為較高的電壓狀態。這被認定為對應於感測電壓與切換電壓異相。作為響應，(切換電壓的)操作頻率被調高。在第三正過渡段852c處，感測電壓數位信號95被確定為對應於切換電壓與感測電壓同相，繼而觸發操作頻率調低(向下調節)。
在圖22所示的另一實施例中，壓電裝置可以界定具有上限70b及下限70c的目標頻帶70a。當切換電壓的操作頻率72在目標頻帶70a內或在上限70b與下限70c之間時，壓電裝置呈現出振動的幅值和效率的峰值或接近峰值。當操作頻率72在目標頻帶70a內(可包括上限及下限或其一)時，壓電裝置可被視為有效地操作以實現預期目的，例如，產生的壓電振動足以霧化黏性流體。為一示例，目標頻帶可以是共振頻帶，或者是共振(諧波)頻率周圍的頻率值範圍。作為示例，目標頻帶可以在大約50萬赫茲(500kHz)的目標頻率相鄰的＋／－100赫茲(Hz)附近。在另一示例中，目標頻帶可以是100赫茲(100Hz)，並且在壓電裝置開始操作時，目標頻率可以在10萬赫茲(100kHz至120kHz)之間變化。在又一個示例中，目標頻帶可以是2千赫茲(2kHz)。這些示例僅用於幫助理解。
可選地，對操作頻率進行的各調整的分辨率或幅度可調，以控制操作頻率對目標頻率的跟踪程度。例如，假如每個變化相對於目標頻率70為足夠小，或者相對於目標頻帶70a較小，操作頻率則可更緊密地跟踪實際目標頻率70或目標頻帶70a。這允許壓電裝置被視為不間斷地以目標頻率或接近目標頻率被驅動。
圖22示出了誇大的數位信號的示例，其示出了在連續的正過渡段854a／854b進行感測或採樣時，操作頻率72的變化。在第一正過渡段854a，感測電壓數位信號95對應於感測電壓與切換電壓異相。基於此，壓電裝置被感測為在目標頻帶70a外操作。作為響應，切換電壓的操作頻率72以預設值調高。在第二正過渡段854b，感測電壓數位信號95對應於感測電壓與切換電壓同相。基於此，感測壓電裝置為在目標頻帶70a內操作。切換電壓的操作頻率72以預設值調低。目標頻帶70a的上限70b為操作頻率72的上界限(上限)。預設值等於或小於目標頻帶70a。目標頻帶可由上限70b和下限70c之間的差值界定。可以理解地，操作頻率不超過上限70b。儘管在一段時間內的操作過程中，操作頻率72可在目標頻帶70a內或在目標頻帶70a外，但是可觀察到，在實際實施中，壓電裝置連續地在該段時間中以符合期望的方式操作。例如，根據本公開的一個實施例的霧化器可在一段時間的中連續提供霧化黏性流體的輸送，而在相同的時間段內，操作頻率可重複地進入和離開目標頻帶。為了避免誤解，出於本公開的目的，這為操作頻率跟踪目標頻帶或目標頻率的一個示例。
如圖23所示，在一實施例中，在一段時間950內，可有多次感測電壓被感測，且對操作頻率進行相應調整的情形。各次對操作頻率的調整可以是調高或調低。如示，操作頻率的各個調低72b的幅度可小於操作頻率的各個調高72a的幅度。因此，操作頻率在壓電裝置的操作期間在目標頻帶70a內停留較長的時間，而間歇性地移動出目標頻帶70a。可替代地，操作頻率72調低72b的值可與操作頻率72調高72a的值被設置為相等值。
圖24至圖26示出上述驅動裝置操作中的示例性實施例。在圖24所示的示例性實施例中，在開啟驅動裝置時，驅動裝置可提供高於壓電裝置相關聯的目標頻率70的幅值(在該示例中為103 Hz)的初始操作頻率72b。如圖25所示，當輸出Q等於對應於感測電壓與切換電壓異相的第一狀態(諸如等於“ 1”)時，控制器被配置為調低切換電壓的操作頻率。相反地，當輸出Q等於對應於感測電壓與切換電壓同相的第二狀態(不等於“ 1”)時，控制器被配置為調高切換電壓的操作頻率。
圖26示出了頻率與時間的關係圖，將其疊加並誇大以幫助理解。曲線74代表壓電裝置的理想目標頻率74。在理想及假設的情況下，理想目標頻率在壓電裝置的整個操作過程中保持恆定，因此，通過將操作頻率設置為與理想目標頻率相同的頻率，可以輕易實現壓電裝置的有效運行。然而，在實際的壓電裝置操作中，自發熱、環境因素及／或其他影響因素可能導致壓電裝置的目標頻率70的值在壓電裝置的操作過程中產生變化。曲線70代表目標頻率的一種可行的行為，其中在壓電裝置的操作過程中，目標頻率隨時間“偏移”或調高。還可想而知地，在壓電裝置開啟之後，目標頻率可以在調高一段時間後調低。知道任一時刻的目標頻率是有用的，例如，操作頻率可被設置為相同的頻率值，使得壓電裝置以符合期望的效率運行。然而，在實際應用中，目標頻率通常是未知的。在不知道目標頻率的情況下，在任何一個時刻判定適合壓電裝置的操作頻率是一個挑戰。
本公開的實施例提供一種驅動壓電裝置的的驅動裝置，其被配置為以操作頻率72跟踪目標頻率70，從而解決所述問題和其他困難。如圖26所示，當操作頻率和目標頻率之間的差值在一段時間內的任何時刻小於預設值時，操作頻率可被描述為在該段時間內跟踪目標頻率。當操作頻率在整個時間段內處於或接近於目標頻率時，可稱為操作頻率在該段時間內跟踪目標頻率。隨著目標頻率的升高，操作頻率也調高。隨著目標頻率降低，操作頻率也調低。驅動裝置被配置為，無需先確定目標頻率的值，就可使得操作頻率72保續跟踪目標頻率70。
根據一個實施例，驅動裝置被配置為執行將操作頻率72從第一操作頻率調低到第二操作頻率的方法。該操作可被迭代地執行，直到第二操作頻率處於或接近於目標頻率為止。第二操作頻率在目標頻帶之內時，該第二操作頻率可被認為處於或接近於目標頻率。目標頻帶可被預先設定為一頻率的範圍，其中該範圍包括壓電裝置的至少一個諧振頻率(或諧波)。該驅動裝置被配置為判定第二操作頻率是否在目標頻帶之內，並且響應於該判定結果而調整操作頻率。假如第二操作頻率高於目標頻帶的上界限，則調低操作頻率，並重複該操作，直到操作頻率達到／進入目標頻帶。驅動裝置被配置為一旦判定操作頻率處於目標頻帶內，則將操作頻率維持在目標頻帶內或目標頻帶附近。當操作頻率在目標頻帶內或附近時，則可稱之為操作頻率在跟踪目標頻率。
根據一個實施例，驅動裝置被配置為執行一種方法，該方法包括將操作頻率根據預設值交替試地調高72a及調低72b。根據一個實施例，驅動裝置被配置為執行一種方法，該方法包括：在確定操作頻率在目標頻帶之內或附近時，重複地以預設值調高或調低操作頻率。反直覺地，即使操作頻率已經處於或接近目標頻率，操作頻率72仍持續反复地“移動” 而貼近及／或偏離目標頻率。因此，可以理解地，根據一個實施例，當操作頻率跟踪目標頻率時，所述跟踪可涉及時而增加操作頻率與目標頻率之間的差值，及時而減小操作頻率和目標頻率之間的差值。該方法可以包括週期性地以預設值調整操作頻率。當目標頻率70在操作期間偏移時，目標頻率的變化也可能導致操作頻率與目標頻率之間的差值的調高或調低。以這種或相近的方式調高或調低操作頻率，可以實現通過跟踪操作頻率以解決與壓電諧振頻率偏移相關的挑戰。在該實施例中，根據圖25所示的流程圖邏輯，目標頻率70可代表一個可行的操作頻率72的下界限。目標頻率70也可代表一個可行的目標頻帶的下限。
圖28示出了在連續的正過渡段856a／856b／856c進行感測或採樣時，操作頻率的變化的誇大數位信號的示例。根據一個實施例，驅動裝置被配置為在切換電壓數位信號的第一正過渡段856a，判定感測電壓數位信號95。在這種情況下，感測電壓數位信號被確定為對應於感測電壓與切換電壓同相的較低的電壓狀態。響應於此，(切換電壓的)操作頻率被調高。在第二正過渡段856b，感測電壓數位信號95被確定為較高的電壓狀態。這被認定為對應於感測電壓與切換電壓異相。作為響應，(切換電壓的)操作頻率被調低。在第三正過渡段856c處，感測電壓數位信號95被確定為對應於切換電壓與感測電壓同相，繼而觸發操作頻率調高(向上調節)。
可選地，調整對操作頻率進行的各調整的分辨率或幅度可調，以控制操作頻率對目標頻率的跟踪程度。例如，假如每個變化相對於目標頻率70為足夠小，或者相對於目標頻帶70a較小，操作頻率則可更緊密地跟踪實際目標頻率70或目標頻帶70a。這允許壓電裝置被視為不間斷地以目標頻率或接近目標頻率被驅動。
以下繼續描述驅動裝置提供的初始操作頻率72a高於與壓電裝置相關的目標頻率70的示例。在第一次觸發時，感測電壓數位信號對應於感測電壓與切換電壓異相。基於此，壓電裝置被感測為在目標頻帶外操作。作為響應，切換電壓的操作頻率以預設值調低。在第二次觸發時，感測電壓數位信號對應於感測電壓與切換電壓同相。基於此，壓電裝置被感測為在目標頻帶內操作。切換電壓的操作頻率以預設值調高。目標頻帶的下限為操作頻率的下界限(下限)。預設值等於或小於目標頻帶。目標頻帶可由上限和下限之間的差值界定。可以理解地，在該示例中，操作頻率不會低於下限。儘管在一段時間內的操作過程中，操作頻率在目標頻帶內或目標頻帶外，但是可觀察到，在實際實施中，壓電裝置連續地在該段時間中以符合期望的方式操作。例如，根據本公開的一個實施例的霧化器可在一段時間的中連續提供霧化黏性流體的輸送，而在相同的時間段內，操作頻率可重複地進入和離開目標頻帶。為了避免誤解，出於本公開的目的，這為操作頻率跟踪目標頻帶或目標頻率的一個示例。
在一個實施例中，在一段時間內，可有多次感測電壓被感測，且對操作頻率進行相應調整的情形。各次對操作頻率的調整可以是調高或調低。操作頻率的各個調高的幅度可小於操作頻率的各個調低的幅度。因此，操作頻率在壓電裝置的操作期間在目標頻帶內停留較長的時間，而間歇性地移動出目標頻帶。可替代地，操作頻率調低的值可與操作頻率調高的值被設置為相等值。
參照圖29A，示出了如霧化器40中的壓電裝置或由驅動裝置100／200／300／400／500驅動的壓電裝置所汲取的電流830的示例。在開啟霧化器40或驅動裝置100／200／300／400／500後，可以看到，壓電裝置汲取的電流增加，此後在驅動壓電裝置的操作頻率接近或處於目標頻率時，電流始終保持於較高值。儘管目標頻率由於自發熱、環境因素變化等而隨時間偏移，但操作頻率仍跟踪該偏移，因此使壓電裝置汲取的電流保持較高且相對恆定。這使得從壓電裝置輸出的振動具有一致的高幅值，從而持續霧化黏性流體。相反地，圖29B示出了由另一裝置驅動的壓電裝置汲取的電流840，該裝置週期性地掃描或扫视目標頻率的變化，然後相應地調整操作頻率。因此，汲取的電流840經歷週期性的下降840a和恢復840b，且因此導致不一致的振動的幅值且流體的霧化。
在一個實施例中，具有壓電裝置的霧化器配置為使得操作頻率可逐步地調節以調高或調低操作頻率，其中在每個步驟中的調整度是預設的，且假如壓電裝置與操作頻率同相，則調高操作頻率，且假如壓電裝置與操作頻率異相，則調低操作頻率。操作頻率可以以離散調整度調節以調高或調低操作頻率，離散調整度的幅度是預設的。離散調整度的幅度獨立於操作頻率與目標頻率之間的差值。離散調整度的幅度獨立於操作頻率與目標頻帶之間的差值。離散調整度的幅度獨立於操作頻率與目標頻帶的上限之間的差值。離散調整度的幅度獨立於操作頻率與目標頻帶的下限之間的差值。
圖30示出了驅動壓電裝置的方法700。該方法包括在壓電裝置兩端以操作頻率提供切換電壓(710)，感測與壓電裝置的相位相對應的感測電壓(720)，且響應於感測電壓相對於切換電壓同相或異相，調整提供給壓電裝置的操作頻率(730)。對操作頻率的調整選自以下之一：(a)將操作頻率調高第一值，及(b)將操作頻率調低第二值。操作頻率的調整度(量值或絕對值)是預設的或獨立於感測電壓相對於切換電壓為同相或異相。無論感測電壓相對於切換電壓是同相或異相，均調整操作頻率。
可選地且另外地，該方法可以包括：將切換電壓轉換為具有至少一個在兩個狀態之間的過渡段的切換電壓數位信號(740)；且使用該至少一個過渡段來觸發對感測電壓的感測。該方法可以進一步包括將感測電壓轉換為感測電壓數位信號(750)。該方法可以進一步包括，將切換電壓數位信號與感測電壓數位信號進行比較(760)，以判定感測電壓相對於切換電壓為同相或異相。該方法可以進一步包括以採樣頻率週期性地重複(770)。所獲得的操作頻率跟踪目標頻帶，以提供符合期望的壓電裝置性能。
可以簡易理解地，除了所描述的示例實施例之外，如本文附圖中總體描述和示出的實施例的組件可以以各種不同的配置來佈置和設計。因此，結合附圖所表示的示例實施例的以下描述並非旨在限制所要求保護的實施例的範圍，而僅是示例實施例的代表。
在本公開中，對“一個實施例”，“另一個實施例”或“實施例”(或諸如此類)的引用意味著結合該實施例描述的特定特點、結構或特徵包括在至少一個實施例中。因此，在整個說明書中各處出現的短語“在一個實施例中”或“在實施例中”等不一定都指同一實施例。
此外，在一個或多個實施例中，所描述的特點、結構或特徵可以以任何合適的方式組合。在以上描述中，提供許多具體細節以提供對實施例的透徹理解。然而，相關領域的技術人員將認識到，可以在沒有一個或多個特定細節的情況下，或者在利用其他方法、組件、材料等的情況下實踐各種實施例。在其他情況下，為了清楚起見，一些或所有已知的結構、材料、操作，將不詳細示出或描述。
除非另外明確指出，在本文使用的單數的“一個”和“一”可以被解釋為包括複數的“一個或多個”。
已經出於說明和描述的目的呈現了本公開，但是並不意圖是窮舉的或限制性的。對於本領域普通技術人員而言，許多修改和變化將是顯而易見的。已經選擇並描述了示例實施例，以便解釋原理和實際應用，並使本領域的其他普通技術人員能夠理解具有各種修改的各種實施例的公開內容，這些修改適合於預期的特定用途。
因此，儘管這裡已經參考附圖描述了說明性的示例實施例，但是應當理解，該描述不是限制性的，並且本領域的技術人員可以在其中進行各種其他改變和修改而不背離本公開的範圍。
40:霧化器 50:電源 60:壓電裝置 62:變壓器 64:壓電元件 66:中心抽頭變壓器 70:諧振頻率 70a:目標頻帶 70b:上限 70c:下限 72:操作頻率 72a:調高 72b:調低 74:理想目標頻率 80,82,84:切換電壓 80a,80b,820a-820c,830,840:電流 85:切換電壓數位信號 87:較高電壓狀態 89:較低電壓狀態 90,92,94:感測電壓 95,95a,95b:感測電壓數位信號 97,99,810a-810c:電壓 100,200,300,400,500:驅動裝置 110:交流裝置 120,220,420:控制器 130,230,430,530:感測負載 140,240:邏輯裝置 210,510:全橋電路 212-218,412,414:開關 262,264:模數轉換器 362,364:運算放大器比較器 410:半橋電路 520:微控制器單元 840a:電流下降 840b:電流恢復 850-850c:過渡段 852a-852c,854a-854b,856a-856c:正過渡段 950:間隔
圖1示出了壓電元件振動的幅值與其操作頻率之間的關係的幅值-頻率圖；
圖2示出了根據本公開的一實施例的設備示意圖；
圖3A示出了切換電壓超前於驅動壓電裝置的電流的幅值－時間圖；
圖3B示出了切換電壓滯後於驅動壓電裝置的電流的幅值－時間圖；
圖3C示出了切換電壓與驅動壓電裝置的電流同相的幅值－時間圖；
圖4A示出了根據一實施例的霧化器的示意圖。
圖4B示出了根據一實施例的用於驅動壓電裝置的裝置的示意圖；
圖5示出了根據另一實施例的用於驅動壓電裝置的裝置的示意圖；
圖6A示出了根據圖5的實施例的電流流過裝置的示意圖；
圖6B示出了根據圖6A的實施例的電流以另一個方向流過裝置的示意圖；
圖7示出了根據另一實施例的用於驅動壓電裝置的裝置的示意圖；
圖8A示出了根據另一實施例的電流流過用於驅動壓電裝置的裝置的示意圖；
圖8B示出了根據圖8A的實施例的電流以另一個方向流過裝置的示意圖；
圖9示出了根據另一實施例的用於驅動壓電裝置的裝置的示意圖；
圖10A示出了根據實施例的切換電壓的示例；
圖10B示出了根據圖10A的切換電壓的數位化示例；
圖11A示出了根據實施例的感測電壓的示例；
圖11B示出了根據圖10A的感測電壓的數位化示例；
圖12示出了切換電壓、與切換電壓異相的感測電壓、以及與切換電壓同相的感測電壓的示例；
圖13示出了根據一實施例的針對對應於切換電壓的正過渡段的感測電壓進行採樣的示例；
圖14示出了根據另一實施例的針對對應於切換電壓的負過渡段的感測電壓進行採樣的示例；
圖15示出了根據又一個實施例的針對對應於切換電壓的各第三個正過渡段的感測電壓進行採樣的示例；
圖16示出了根據一實施例的採樣感測電壓中的採樣間隔的示例；
圖17示出了根據一實施例的低於壓電裝置的目標頻率的初始操作頻率；
圖18示出了根據圖17的實施例的邏輯表的處理流程圖；
圖19示出了根據圖17的實施例的壓電裝置的目標頻率的偏移和相應的切換電壓的操作頻率；
圖20示出了根據圖17的實施例的壓電裝置的目標頻率的另一偏移和和相應的切換電壓的操作頻率；
圖21示出了根據圖17的實施例的切換電壓的調節和相應的感測電壓的示例；
圖22示出了根據一實施例的在切換電壓的調節和感測電壓中的目標頻帶的示例；
圖23示出了根據一實施例的操作頻率被調高和調低的實施例；
圖24示出了根據一實施例的高於壓電裝置的操作頻率的初始操作頻率；
圖25示出了根據圖24的實施例的邏輯表的處理流程圖；
圖26示出了根據圖24的實施例的壓電裝置的目標頻率的偏移和相應的切換電壓的操作頻率；
圖27示出了根據一實施例將操作頻率調高和調低的另一實施例；
圖28示出了根據圖24的實施例的切換電壓的調節和相應的感測電壓的示例；
圖29A和圖29B示出了根據不同實施例的由壓電裝置汲取的用於霧化流體的電流曲線圖；
圖30示出了驅動壓電裝置的方法的流程圖。
40:霧化器
50:電源
60:壓電裝置
80:切換電壓
100:驅動裝置

Claims (15)

  1. 一種霧化器，包括： 壓電裝置，所述壓電裝置可通過切換電壓被操作；及 電路，所述電路包括感測負載，所述感測負載可操作地耦接於所述壓電裝置，使得所述感測負載的感測電壓的相位與所述壓電裝置的相位同相，所述電路被配置為： 判定所述感測電壓相對於所述切換電壓為同相或異相； 以操作頻率提供切換電壓時，響應於所述感測電壓相對於所述切換電壓為同相，以第一預設值對所述操作頻率進行調整；及 以所述操作頻率提供所述切換電壓時，響應於所述感測電壓相對於所述切換電壓為異相，以第二預設值對所述操作頻率進行調整， 其中，如果所述第一預設值對應於所述操作頻率的調高，第二預設值則對應於所述操作頻率的調低，及 其中，如果所述第一預設值對應於所述操作頻率的調低，第二預設值則對應於所述操作頻率的調高。
  2. 如請求項1所述的霧化器，其中，所述電路被配置為重複執行以下步驟： 判定所述感測電壓相對於所述切換電壓為同相或異相；及 以第一預設值和第二預設值之一對所述操作頻率進行相應調整。
  3. 如請求項2所述的霧化器，其中，所述電路被配置為根據採樣頻率週期性地對所述操作頻率進行相應調整，以使得所述操作頻率在目標頻帶內波動，其中，所述目標頻帶為包括所述壓電裝置的至少一個諧振頻率的預定頻率範圍。
  4. 如請求項3所述的霧化器，其中，所述採樣頻率由切換電壓的選定過渡段來限定。
  5. 如請求項4所述的霧化器，其中，所述電路還包括： 交流裝置，所述交流裝置耦接於所述壓電裝置，所述交流裝置被配置為提供所述切換電壓以驅動所述壓電裝置；及 模數轉換器，所述模數轉換器被配置為將所述切換電壓轉換為切換電壓數位信號；及 邏輯裝置，所述邏輯裝置被配置為以所述選定過渡段觸發對感測電壓的感測，且以第一預設值和第二預設值之一對操作頻率進行相應調整，所述選定過渡段為切換電壓數位信號的兩個狀態之間的過渡段。
  6. 如請求項5所述的霧化器，其中，所述交流裝置包括全橋電路，所述全橋電路被配置為產生矩形波的切換電壓。
  7. 如請求項5所述的霧化器，其中，所述交流裝置被配置為推挽式配置，使得所述切換電壓為矩形波。
  8. 如請求項7所述的霧化器，其中，所述感測負載是電阻元件。
  9. 如請求項1所述的霧化器，其中，所述電路還被配置為： 判定操作頻率在目標頻帶內的首次發生，所述目標頻帶是包括所述壓電裝置的至少一個諧振頻率的預定頻率範圍； 響應所述首次發生，重複執行以下操作： 判定感測電壓相對於所述切換電壓為同相或異相；及 以所述第一預設值和所述第二預設值之一對所述操作頻率進行相應調整。
  10. 如請求項9所述的霧化器，其中，所述電路被配置為對所述操作頻率進行相應調整，使得操作頻率在目標頻帶內波動。
  11. 如請求項10所述的霧化器，其中，所述操作頻率的相應調整與所述切換電壓的選定過渡段在相對應的時間進行。
  12. 如請求項11所述的霧化器，其中，所述第一預設值和所述第二預設值中的每一個小於所述目標頻帶的範圍。
  13. 如請求項12所述的霧化器，其中，在所述霧化器的操作期間，所述第一預設值和所述第二預設值中的每一個獨立於所述操作頻率與目標頻帶的上限和目標頻帶的下限中的任一個之間的差值。
  14. 如請求項12所述的霧化器，其中，在所述霧化器的操作期間，所述第一預設值和所述第二預設值中的每一個獨立於差值，所述差值為所述操作頻率與所述至少一個諧振頻率之間的差值。
  15. 如請求項1所述的霧化器，所述霧化器被配置為霧化流體，其中，所述操作中的所述壓電裝置被配置為將能量傳輸至流體，以在操作期間內提供非間歇的霧化流體流，其中所述操作頻率在操作期間內調整。
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