TWI568039B - 用以驅動一壓電負載之系統及製造其之方法 - Google Patents
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Description
本發明之實施例大體上係關於壓電致動器，且更特定言之係關於用於壓電致動器之一驅動器電路。
已知壓電材料在施加一電場時改變尺寸。此現象允許壓電材料之使用在微電機系統(MEMS)器件中用作為致動器。例如，該等致動器已用於產生一合成流體射流以影響一表面上之該流體之流動之合成射流致動器。一典型合成射流致動器包括界定一內部腔室之一外殼。外殼之一壁中存在一孔口。致動器進一步包含在外殼中或外殼附近之一機構，該機構用於週期性地改變內部腔室內之積體使得一系列流體漩渦被產生且在一外部環境中自外殼之孔口射出。積體改變機構之實例可包含(例如)定位於射流外殼中之一活塞，在活塞或作為外殼之一壁之一撓性隔膜往復運動期間將流體移入或移出孔口。撓性隔膜通常藉由一壓電致動器或其他適當的構件予以致動。
通常，壓電致動器經常需要幾十伏特或更高伏特的電壓以用於妥適操作，且一些類別之致動器需要可能可變頻率及振幅之AC電壓。在壓電致動器與低電壓電路介接之應用中(諸如在可攜式、消費型、航空或運輸電子器件中)，可能難以驅動此等致動器。例如，當嘗試用一AC電壓波形或具有可變值(其具有高於可取自一電源之峰值
電壓)之一者驅動一壓電致動器，已知方法經常使用複雜、無效率、大的及/或昂貴驅動器完成此意圖。此外，許多使用壓電致動器之應用要求使用最小功率消耗，且具有低效率之無效率壓電致動器驅動器經常無法滿足該最小功率消耗需要。
因此，需要用以驅動一壓電負載之一系統以便提供一高效率驅動器電路，其可自一低電壓源操作且有效率地產生可變頻率及振幅之一可控高電壓AC波形。
根據本發明之一態樣，一驅動器系統包括：一直流(DC)電壓源；及一第一雙向DC至DC轉換器，其具有耦合至該DC電壓源之一主側及一副側且包括經組態以接收經組態以控制該第一雙向DC至DC轉換器之該主側上之一第一電壓至該第一雙向DC至DC轉換器之該副側上之一第二電壓之轉換之一第一控制信號之一控制輸入。該驅動器系統亦包括一第二雙向DC至DC轉換器，該第二雙向DC至DC轉換器具有耦合至該DC電壓源之一主側及耦合至該第一雙向DC至DC轉換器之該副側之一副側且包括經組態以接收經組態以控制該第二雙向DC至DC轉換器之該主側上之該第一電壓至該第二雙向DC至DC轉換器之該副側上之一第三電壓之轉換之一第二控制信號之一控制輸入。該第一雙向DC至DC轉換器及該第二雙向DC至DC轉換器能夠使該第一電壓升壓，且該第二控制信號係該第一控制信號之一補數。該第二電壓與該第三電壓之間之一電壓差包括一輸出電壓，且該輸出電壓包括該第一控制信號之一放大。
根據本發明之另一態樣，一種製作一壓電驅動器之方法包括將一直流(DC)電壓源耦合至一第一電壓轉換器之一低電壓側且耦合至一第二電壓轉換器之一低電壓側，其中該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器包括能夠使來自該DC電壓源之一電壓升壓之雙向DC至DC電壓
轉換器。該方法亦包括將該第一電壓轉換器之一高電壓側上之一第一高電壓側端子耦合至一壓電致動器之一第一側，將該第二電壓轉換器之一高電壓側上之一第一高電壓側端子耦合至該壓電致動器之一第二側，及將該第一電壓轉換器之一第二高電壓側端子耦合至該第二電壓轉換器之一第二高電壓側端子。該方法亦包括將一控制系統耦合至該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器且組態該控制系統以供應一第一控制信號至該第一電壓轉換器且供應一第二控制信號至該第二電壓轉換器。該第一控制信號經組態以控制該第一電壓轉換器以將該第一電壓轉換器之該低電壓側上之來自該DC電壓源之該電壓轉換至該第一電壓轉換器之該高電壓側上之一第一輸出電壓，且該第二控制信號係該第一控制信號之一補數且經組態以控制該第二電壓轉換器以將該第二電壓轉換器之該低電壓側上之來自該DC電壓源之該電壓轉換至該第二電壓轉換器之該高電壓側上之一第二輸出電壓。該第一輸出電壓與該第二輸出電壓之間之一電壓差包括一差電壓，該差電壓包括該第一控制信號之一放大。
根據本發明之又另一態樣，一壓電驅動器包括具有一低電壓側及一高電壓側之一第一雙向DC至DC電壓轉換器且包括具有一低電壓側及一高電壓側之一第二雙向DC至DC電壓轉換器。該第一雙向DC至DC電壓轉換器包括一第一高電壓側端子、一第二高電壓側端子，且其中該第一雙向DC至DC轉換器能夠使該第一雙向DC至DC轉換器之該第一高電壓側端子上之一電壓升壓。該第二雙向DC至DC電壓轉換器包括一第一高電壓側端子、耦合至該第一電壓轉換器之該第二高電壓側端子之一第二高電壓側端子，且其中該第二雙向DC至DC轉換器能夠使該第二雙向DC至DC轉換器之該第一高電壓側端子上之一電壓升壓。該壓電驅動器亦包括：一直流(DC)電壓源，其耦合至該第一雙向DC至DC電壓轉換器及該第二雙向DC至DC電壓轉換器之該等低電
壓側；一壓電致動器；其耦合至該第一雙向DC至DC電壓轉換器之該第一高電壓側端子且耦合至該第二雙向DC至DC電壓轉換器之該第一高電壓側端子；及一控制系統，其耦合至該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器。該控制系統經組態以供應一第一控制信號至該第一雙向DC至DC電壓轉換器，其中該第一控制信號經組態以控制該第一雙向DC至DC電壓轉換器以將該第一雙向DC至DC電壓轉換器之該低電壓側上之一電壓轉換至該第一雙向DC至DC電壓轉換器之該高電壓側上之一第一輸出電壓。該控制系統亦經組態以供應一第二控制信號至該第二雙向DC至DC電壓轉換器，其中該第二控制信號係該第一控制信號之一補數且經組態以控制該第二雙向DC至DC電壓轉換器以將該第二雙向DC至DC電壓轉換器之該低電壓側上之一電壓轉換至該第二雙向DC至DC電壓轉換器之該高電壓側上之一第二輸出電壓。該第一輸出電壓與該第二輸出電壓之間之一電壓差包括一差電壓，該差電壓包括該第一控制信號之一放大。
自針對隨附圖式而提供之本發明之較佳實施例之下文之詳細描述將更加容易瞭解此等及其他優點及特徵。
100‧‧‧壓電驅動器
102‧‧‧壓電負載/致動器
104‧‧‧電壓源
106‧‧‧第一轉換器/控制轉換器
108‧‧‧第二轉換器/控制轉換器
110‧‧‧低側轉換器端子
112‧‧‧低側轉換器端子
114‧‧‧低側轉換器端子
116‧‧‧低側轉換器端子
118‧‧‧高側轉換器端子
120‧‧‧高側轉換器端子
122‧‧‧高側轉換器端子
124‧‧‧高側轉換器端子
126‧‧‧控制輸入
128‧‧‧控制輸入
130‧‧‧AC電壓源
132‧‧‧第一端子
134‧‧‧第二端子
140‧‧‧開關
142‧‧‧開關
144‧‧‧開關
146‧‧‧開關
148‧‧‧脈衝寬度調變器(PWM)
150‧‧‧補償器
152‧‧‧電壓感測器
154‧‧‧預失真區塊
156‧‧‧控制器
158‧‧‧函數產生區塊
160‧‧‧Σ-△(積分三角)調變器區塊/積分三角技術
162‧‧‧數位至類比轉換器(DAC)
164‧‧‧控制器156之輸出
166‧‧‧濾波器區塊/濾波器
VREF,P‧‧‧節點
VREF,S‧‧‧節點
圖式圖解說明目前考量用於實現本發明之實施例。
在圖式中：圖1係圖解說明根據本發明之一實施例之用於一壓電負載之一壓電驅動器之一方塊示意圖。
圖2係圖解說明根據本發明之一實施例之用於一壓電負載之一壓電驅動器電路之一示意圖。
圖3係圖解說明根據本發明之另一實施例之一壓電驅動器之一方塊示意圖。
圖4係圖解說明根據本發明之另一實施例之一壓電驅動器之一方
塊示意圖。
圖5係圖解說明根據本發明之一實施例之一參考信號產生器之一方塊示意圖。
參考圖1，一方塊示意圖圖解說明耦合至一壓電負載或致動器102之一壓電驅動器100。壓電負載102係一電容性或電抗性負載。
壓電驅動器100包含一電壓源104及第一轉換器106以及第二轉換器108。第一轉換器106及第二轉換器108係DC至DC雙向轉換器/放大器，其等經組態以自電壓源104取得供應至各自低側轉換器端子對110、112及114、116之一電壓且使供應至各自高側轉換器端子對118、120及122、124之供應電壓升壓。第一轉換器106及第二轉換器108亦將自各自端子118、120及122、124至各自端子110、112及114、116之電壓降壓。第一轉換器106經組態以將來自電壓源104之電壓vdc轉換至一輸出電壓vOA，且第二轉換器108經組態以將來自電壓源104之電壓vdc轉換至一輸出電壓vOB。在一個實施例中，輸出電壓vOA及vOB係電壓vdc之非線性放大。然而，電壓vOA與vOB之間之差係電壓vdc之一近似線性按比例調整或升壓版本。
在一個實施例中，第一轉換器106及第二轉換器108實質上係同樣的單級雙向切換模式功率轉換器。如本文中所使用，一單級轉換器係在一單級中將一輸入電壓轉換至一輸出電壓而未在輸出電壓之前將該輸入電壓轉換至一中間電壓之一轉換器。
第一轉換器106及第二轉換器108基於藉由產生一參考信號r(t)(其之一放大版本旨在驅動壓電負載102)以供應至控制輸入126之一AC電壓源130供應之一對控制輸入126、128而使電壓降壓或升壓。一參考信號(其係參考信號r(t)之一補數)供應至控制輸入128。
第一轉換器106之轉換器端子118耦合至壓電負載102之一第一端
子132，且第二轉換器108之轉換器端子122耦合至壓電負載102之一第二端子134。進一步，轉換器端子120耦合至轉換器端子124。在此組態中，轉換器端子118至124差別地驅動壓電負載102。如圖1中所圖解說明，轉換器106、108之輸出電壓vOA及vOB分別供應至壓電負載102，其將跨端子132、134之一電壓視為vO=vOA-vOB。經常希望vO=k*r(t)，其中k等於一恆定增益。以此方式，輸出電壓vO實質上等於一恆定增益乘以參考信號。
在許多頻率處，一壓電負載(諸如致動器102)之阻抗具有一實質電抗分量。因而，在一AC驅動條件下，在各AC循環，功率將流入負載及流出負載。因此，如上所陳述，第一轉換器106及第二轉換器108係雙向轉換器以便因應此雙向功率流。
儘管第一轉換器106及第二轉換器108可係能夠使電壓升壓及降壓之任意種類之雙向轉換器，圖2圖解說明根據本發明之一實施例之一雙向返馳降壓/升壓轉換器實施例。該等返馳轉換器適合於當需要大電壓升壓時及/或當需要隔離時。然而，本發明之實施例亦考量轉換器上之變動(諸如用以減少切換損耗之軟性切換或主動箝位)亦可與本文中所描述之電路一起使用。
如展示，第一轉換器106及第二轉換器108分別包含變壓器136、138及開關140、142及144、146。開關140至開關146係功率開關且可係(例如)MOSFET、IGBT、SCR及本技術中已知之其他功率開關。
在一個實施例中，一脈衝寬度調變器(PWM)148經控制以提供一AC或正弦參考信號r(t)來控制轉換器106、108中之轉換程序。PWM 148之控制輸入126連結至開關140、146且經組態以傳遞控制信號dSPA(t)及dSSB(t)至開關140、146。控制輸入128(其係反的控制輸入126)連結至開關142、144且經組態以傳遞控制信號dSPB(t)及dSSA(t)至開關142、144。在一個例示性情況下，dSPA(t)=dSBB(t)=k1*r(t)，且
dSPB(t)=dSBA(t)=1-k1*r(t)，其中dx(t)係開關工作循環，k1係一常數，且r(t)係一參考信號。
一對節點VREF,P及VREF,S分別形成於壓電驅動器100之一主(P)側及一副(S)側上。例如，節點VREF,P及VREF,S可耦合至各自接地平面，或可經由一單接地平面耦合在一起。經由一單接地平面將節點VREF,P及VREF,S耦合在一起可幫助減少壓電驅動器100之建造成本又簡化壓電負載102之驅動。當耦合至一共同單接地平面時，轉換器端子120及124耦合至轉換器端子112及116。
在第一轉換器106及第二轉換器108之控制至輸出函數並非線性或並非線性之一可接受近似值之情況下，可使用錯誤校正或減少方法以校正第一轉換器106及第二轉換器108之輸出使得其近似一更加線性之輸出。圖3圖解說明展示根據本發明之一實施例之使用回饋作為一錯誤校正方法之一實例之一方塊示意圖。圖3與圖2之PWM 148一起圖解說明圖1之壓電驅動器100之組件。亦經展示耦合於AC電壓源130與PWM 148之間之一補償器150。補償器150接收如經由一電壓感測器152跨壓電負載102所量測之輸出電壓v0(t)。使用自電壓感測器152接收之實際輸出波形電壓v0(t)以修改輸入波形電壓r(t)使得基於經修改之輸入波形電壓之第一轉換器106及第二轉換器108之PWM控制產生一所需輸出電壓波形。以此方式，使用回饋修改輸入波形電壓r(t)以控制第一轉換器106及第二轉換器108在整個之一廣泛轉換範圍中近似一線性轉換。
圖4圖解說明展示根據本發明之另一實施例之使用預失真作為錯誤校正之一方法之一實例之一方塊示意圖。圖4與圖2之PWM 148一起圖解說明圖1之壓電驅動器100之組件。亦展示耦合於AC電壓源130與PWM 148之間之一預失真區塊154。可使用經組態以修改輸入波形電壓r(t)之一控制器或其他硬體組件實行預失真154使得基於經修改之輸
入波形電壓之第一轉換器106及第二轉換器108之PWM控制產生一所需輸出電壓波形v0(t)。例如，可用一查詢表或用一預失真演算法程式化預失真控制器，該預失真演算法經組態以基於當藉由輸入波形電壓r(t)在整個其波形範圍中控制時第一控制器106及第二控制器108之一已知升壓轉換功能行為使輸入波形電壓r(t)失真。以此方式，使用預定失真修改對輸入波形電壓r(t)進行修改以控制第一轉換器106及第二轉換器108在整個之一廣泛轉換範圍中近似一線性轉換。
圖5展示一方塊示意圖，該方塊示意圖展示根據本發明之一實施例之產生圖1至圖4中所圖解說明之參考信號r(t)之源130之一實例。以此方式產生r(t)可在壓電驅動器輸出處產生一高保真度。
參考信號r(t)之產生可使用一類比電路或一數位實施方案合成參考信號r(t)來完成。在簡單情況下，參考信號r(t)之產生可以一類比電路進行。例如，一正弦波之產生可用一維恩電橋或類似振盪器來完成。然而，為產生更加複雜的圖型，或為補償由轉換器引入之非線性效應及失真，一數位實施方案更加方便。為此目的可使用單板電腦，諸如FPGAs、DSPs或微控制器。在數位實施方案中，亦可包含諸如在圖4中所描述之預失真。
圖5圖解說明用以產生可驅動PWM 148之一規定命令信號之一控制器156。控制器156包含一函數產生區塊158及一Σ-△(積分三角)調變器區塊160。在函數產生區塊158中，所需波形可程式化為一函數或為一查詢表。例如，一函數產生器可執行一演算法以判定使用之數位值。替代地，查詢表可具有預計算且儲存於其中之數位值。一數位控制器或DSP(未展示)可取得此等數位值且根據多種方式進一步產生參考信號r(t)。在一個實施例中，數位值可被饋送至產生一類比波形之一數位至類比轉換器(DAC)162。在另一實施例中，數位值可驅動於該數位控制器156內部之一脈衝寬度調變器(未展示)，該數位控制器
156之輸出隨後通過濾波器(未展示)濾波以移除非所欲頻率分量。在又另一實施例中，數位值可驅動直接產生功率開關控制波形之數位PWM 148。
歸因於當使用數位波形產生方法時之「量子化」，在低成本微控制器中可用之位元數目通常受限且常常意味存在參考波形構造中可見之「步階」或量子。此等假影可在控制器156之輸出164處呈現為失真或低保真度波形。在一些情況下，此等假影可導致非所要的行為，諸如(例如)可聽雜訊之產生。因為基本類比波形可為低頻率，移除此等假影常常涉及在輸出164處使用大型濾波器之高階諧波之濾波。包含一濾波器區塊166作為控制器156與PWM 148之間之一介面。若未做任何動作以解決上述之量子化效應，則可使用重低通濾波來保證量子化效應不會影響驅動器及轉換器之輸出。若控制器156具有較低解析度，則濾波器之截止頻率將足夠低而可衰減參考信號r(t)。補償此效應可需功率消耗之一升高。
當採用預失真時，具有接近基本之一截止頻率之一低通濾波器可在第一轉換器106及第二轉換器108中引起r(t)之不精確的按比例調整表示。例如，因為由轉換器106、108所需之輸出信號係r(t)之一按比例調整表示，若轉換器106、108係非線性的，則r(t)可在輸入至PWM 148之前以補償轉換器106、108之非線性行為之一方式預失真為一信號r'(t)。預失真信號r'(t)可修改r(t)之諧波。若低通濾波衰減此等諧波或改變其等相對於彼此及相對於基本之相位，則將添加一非所需之失真，且轉換器106、108之輸出將不再係參考信號r(t)之一精確的按比例調整表示。
為避免濾波約束且為減輕量子化相關之效應，使用有效取樣解析度之一增加。可於控制器156中實施積分三角技術以增加解析度且減少量子化之衝擊。若控制器156具有一充分高的取樣速率，則可採
取控制器156之較高取樣及運算速率而捨棄參考信號r(t)之頻率分量以過取樣信號。此亦可實施為一查詢表，其中參考信號r(t)經過取樣且項目經程式化為控制器156中之查詢表。
該過取樣之一優點係在經取樣波形中之任何所得不精確或失真現取決於過取樣或過度表示信號之頻率。之前由量子化引發之假影現移位至更高頻率。此允許當類比波形自控制器156出來時用相較於可能用一習知DAC更高之截止頻率在類比波形上實施濾波，因積分三角技術160將假影頻率移位至遠高於基本參考分量之一值之故。此具有至少兩個益處。第一，可減少濾波器之大小及成本。第二，使較高濾波器截止頻率成為可能意味將最小化藉由預失真在產生或修改之諧波分量上之濾波器之效應，使預失真之使用變得實用。
對PWM 148產生一清除命令之此方法對維持輸出波形v0(t)之保真度係重要的。確實，在一些實施方案中，完整鏈可在亦包含濾波器166及PWM 148之一微控制器區塊或數位處理器中實施。
本發明之實施例允許具有高效率、低成本、小的大小及良好波形保真度之一壓電驅動器。此外，在一些實施例中使用諸如關於圖2描述之返馳轉換器允許電流隔離、一寬的電壓範圍及用於所有功率開關之一共同參考接地。進一步，使用回饋、預失真或諸如一前饋錯誤校正技術之其他錯誤校正技術補償非線性DC至DC轉換允許跨壓電致動器之電壓成為用以控制升壓轉換程序之控制信號之一線性近似值。
因此，根據本發明之一個實施例，一驅動器系統包括：一直流(DC)電壓源；及一第一雙向DC至DC轉換器，其具有耦合至該DC電壓源之一主側及一副側且包括經組態以接收經組態以控制該第一雙向DC至DC轉換器之該主側上之一第一電壓至該第一雙向DC至DC轉換器之該副側上之一第二電壓之轉換之一第一控制信號之一控制輸入。該驅動器系統亦包括一第二雙向DC至DC轉換器，其具有耦合至該DC
電壓源之一主側及耦合至該第一雙向DC至DC轉換器之該副側之一副側且包括經組態以接收經組態以控制該第二雙向DC至DC轉換器之該主側上之該第一電壓至該第二雙向DC至DC轉換器之該副側上之一第三電壓之轉換之一第二控制信號之一控制輸入。該第一雙向DC至DC轉換器及該第二雙向DC至DC轉換器能夠使該第一電壓升壓，且該第二控制信號係該第一控制信號之一補數。該第二電壓與該第三電壓之間之一電壓差包括一輸出電壓，且該輸出電壓包括該第一控制信號之一放大。
根據本發明之另一實施例，一種製作一壓電驅動器之方法包括將一直流(DC)電壓源耦合至一第一電壓轉換器之一低電壓側且耦合至一第二電壓轉換器之一低電壓側，其中該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器包括能夠使來自該DC電壓源之一電壓升壓之雙向DC至DC電壓轉換器。該方法亦包括將該第一電壓轉換器之一高電壓側上之一第一高電壓側端子耦合至一壓電致動器之一第一側，將該第二電壓轉換器之一高電壓側上之一第一高電壓側端子耦合至該壓電致動器之一第二側，及將該第一電壓轉換器之一第二高電壓側端子耦合至該第二電壓轉換器之一第二高電壓側端子。該方法亦包括將一控制系統耦合至該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器且組態該控制系統以供應一第一控制信號至該第一電壓轉換器且供應一第二控制信號至該第二電壓轉換器。該第一控制信號經組態以控制該第一電壓轉換器以將該第一電壓轉換器之該低電壓側上之來自該DC電壓源之該電壓轉換至該第一電壓轉換器之該高電壓側上之一第一輸出電壓，且該第二控制信號係該第一控制信號之一補數且經組態以控制該第二電壓轉換器以將該第二電壓轉換器之該低電壓側上之來自該DC電壓源之該電壓轉換至該第二電壓轉換器之該高電壓側上之一第二輸出電壓。該第一輸出電壓與該第二輸出電壓之間之一電壓差包括一差電壓，該差電壓包括該
第一控制信號之一放大。
根據本發明之又另一實施例，一壓電驅動器包括具有一低電壓側及一高電壓側之一第一雙向DC至DC電壓轉換器且包括具有一低電壓側及一高電壓側之一第二雙向DC至DC電壓轉換器。該第一雙向DC至DC電壓轉換器包括一第一高電壓側端子、一第二高電壓側端子，且其中該第一雙向DC至DC轉換器能夠使該第一雙向DC至DC轉換器之該第一高電壓側端子上之一電壓升壓。該第二雙向DC至DC電壓轉換器包括一第一高電壓側端子、耦合至該第一電壓轉換器之該第二高電壓側端子之一第二高電壓側端子，且其中該第二雙向DC至DC轉換器能夠使該第二雙向DC至DC轉換器之該第一高電壓側端子上之一電壓升壓。該壓電驅動器亦包括：一直流(DC)電壓源，其耦合至該第一雙向DC至DC電壓轉換器及該第二雙向DC至DC電壓轉換器之該等低電壓側；一壓電致動器；其耦合至該第一雙向DC至DC電壓轉換器之該第一高電壓側端子且耦合至該第二雙向DC至DC電壓轉換器之該第一高電壓側端子；及一控制系統，其耦合至該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器。該控制系統經組態以供應一第一控制信號至該第一雙向DC至DC電壓轉換器，其中該第一控制信號經組態以控制該第一雙向DC至DC電壓轉換器以將該第一雙向DC至DC電壓轉換器之該低電壓側上之一電壓轉換至該第一雙向DC至DC電壓轉換器之該高電壓側上之一第一輸出電壓。該控制系統亦經組態以供應一第二控制信號至該第二雙向DC至DC電壓轉換器，其中該第二控制信號係該第一控制信號之一補數且經組態以控制該第二雙向DC至DC電壓轉換器以將該第二雙向DC至DC電壓轉換器之該低電壓側上之一電壓轉換至該第二雙向DC至DC電壓轉換器之該高電壓側上之一第二輸出電壓。該第一輸出電壓與該第二輸出電壓之間之一電壓差包括一差電壓，該差電壓包括該第一控制信號之一放大。
此書面描述使用實例來揭示本發明(包含最佳模式)，且亦使熟習此項技術者能夠實踐本發明(包含製造及使用任何器件或系統並實行任何併入之方法)。本發明之可專利範疇係由申請專利範圍界定，且可包含熟習此項技術者所想起之其他實例。若此等其他實例具有並未不同於申請專利範圍之文字語言之結構元件，或者若此等其他實例包含與申請專利範圍之文字語言無實質差異之等效結構元件，則此等其他實例旨在處於申請專利範圍之範疇內。
100‧‧‧壓電驅動器
102‧‧‧壓電負載/致動器
104‧‧‧電壓源
106‧‧‧第一轉換器
108‧‧‧第二轉換器
110‧‧‧低側轉換器端子
112‧‧‧低側轉換器端子
114‧‧‧低側轉換器端子
116‧‧‧低側轉換器端子
118‧‧‧高側轉換器端子
120‧‧‧高側轉換器端子
122‧‧‧高側轉換器端子
124‧‧‧高側轉換器端子
126‧‧‧控制輸入
128‧‧‧控制輸入
130‧‧‧AC電壓源
132‧‧‧第一端子
134‧‧‧第二端子
Claims (14)
- 一種驅動器系統，其包括：一直流(DC)電壓源；一第一雙向DC至DC轉換器；其具有耦合至該DC電壓源之一主側及一副側且包括經組態以接收一第一控制信號之一控制輸入，該第一控制信號經組態以控制該第一雙向DC至DC轉換器之該主側上之一第一電壓至該第一雙向DC至DC轉換器之該副側上之一第二電壓之轉換；一第二雙向DC至DC轉換器，其具有耦合至該DC電壓源之一主側及耦合至該第一雙向DC至DC轉換器之該副側之一副側且包括經組態以接收一第二控制信號之一控制輸入，該第二控制信號經組態以控制該第二雙向DC至DC轉換器之該主側上之該第一電壓至該第二雙向DC至DC轉換器之該副側上之一第三電壓之轉換；其中該第一雙向DC至DC轉換器及該第二雙向DC至DC轉換器能夠使該第一電壓升壓；其中該第二控制信號係該第一控制信號之一補數；其中該第二電壓與該第三電壓之間之一電壓差包括一輸出電壓；及其中該輸出電壓包括該第一控制信號之一放大，一控制系統，該控制系統耦合至該第一雙向DC至DC轉換器及該第二雙向DC至DC轉換器，且經組態以：基於由一交流(AC)電壓源所產生之一參考信號產生該第一控制信號及該第二控制信號；及分別將該第一控制信號及該第二控制信號供應至該第一雙向 DC至DC轉換器及該第二雙向DC至DC轉換器。
- 如請求項1之驅動器系統，其進一步包括具有一第一端子及一第二端子之一電抗性負載；其中該第一雙向DC至DC轉換器包括：一第一副側端子，其耦合至該電抗性負載之該第一端子；及一第二副側端子；及其中該第二雙向DC至DC轉換器包括：一第一副側端子，其耦合至該電抗性負載之該第二端子；及一第二副側端子，其耦合至該第一雙向DC至DC轉換器之該第二副側端子。
- 如請求項2之驅動器系統，其中該電抗性負載包括一壓電負載。
- 如請求項2或3之驅動器系統，其中該第一雙向DC至DC轉換器進一步包括耦合至該DC電壓源之一對主側端子；及其中該第二雙向DC至DC轉換器進一步包括耦合至該DC電壓源之一對主側端子。
- 如請求項4之驅動器系統，其中該第一雙向DC至DC轉換器之該第二副側端子耦合至該第一雙向DC至DC轉換器之該對主側端子之一者且耦合至該第二雙向DC至DC轉換器之該對主側端子之一者。
- 如請求項2或3之驅動器系統，其中該第一雙向DC至DC轉換器及該第二雙向DC至DC轉換器之各者包括：一變壓器，其包括：一主側繞線；及一副側繞線；一第一開關，其耦合至該主側繞線；及一第二開關，其耦合至該副側繞線。
- 如請求項6之驅動器系統，其中該第一雙向DC至DC轉換器之該副側繞線耦合至該電抗性負載之該第一端子；其中該第二雙向DC至DC轉換器之該副側繞線耦合至該電抗性負載之該第二端子；及其中該第一雙向DC至DC轉換器之該第二開關進一步耦合至該第二雙向DC至DC轉換器之該第二開關。
- 如請求項1至3之任一項之驅動器系統，其中該輸出電壓包括該第一控制信號之一實質上線性放大。
- 如請求項1至3之任一項之驅動器系統，其中該第二電壓係該第一控制信號之一非線性放大；及其中該第三電壓係該第一控制信號之一非線性放大。
- 如請求項1之驅動器系統，其中該控制系統包括一脈衝寬度調變器。
- 如請求項1之驅動器系統，其中該控制系統進一步包括經組態以基於該第二電壓及該第三電壓量測一回饋電壓之一回饋電路；及其中該控制系統進一步經組態以基於該回饋電壓修改該第一控制信號及該第二控制信號使得該第二電壓及該第三電壓實質上與電壓值之一目標集匹配。
- 如請求項1之驅動器系統，其中該控制系統進一步包括一預失真控制器，該預失真控制器經組態以修改該第一控制信號及該第二控制信號使得該輸出電壓近似該第一控制信號及該第二控制信號之一線性升壓轉換。
- 如請求項1之驅動器系統，其中該控制系統進一步包括一數位控制器，該數位控制器經組態以自經由一函數產生器及一查詢表之一者判定之複數個數位值產生該參考信號。
- 一種製作一壓電驅動器之方法，其包括：將一直流(DC)電壓源耦合至一第一電壓轉換器之一低電壓側及耦合至一第二電壓轉換器之一低電壓側，其中該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器包括能夠使來自該DC電壓源之一電壓升壓之雙向DC至DC電壓轉換器；將該第一電壓轉換器之一高電壓側上之一第一高電壓側端子耦合至一壓電致動器之一第一側；將該第二電壓轉換器之一高電壓側上之一第一高電壓側端子耦合至該壓電致動器之一第二側；將該第一電壓轉換器之一第二高電壓側端子耦合至該第二電壓轉換器之一第二高電壓側端子；將一控制系統耦合至該第一電壓轉換器及該第二電壓轉換器；組態該控制系統以基於由一交流(AC)電壓源所產生之一參考信號供應一第一控制信號至該第一電壓轉換器且供應一第二控制信號至該第二電壓轉換器；及其中該第一控制信號經組態以控制該第一電壓轉換器以將該第一電壓轉換器之該低電壓側上之來自該DC電壓源之該電壓轉換至該第一電壓轉換器之該高電壓側上之一第一輸出電壓；其中該第二控制信號係該第一控制信號之一補數且經組態以控制該第二電壓轉換器以將該第二電壓轉換器之該低電壓側上之來自該DC電壓源之該電壓轉換至該第二電壓轉換器之該高電壓側上之一第二輸出電壓；及其中該第一輸出電壓與該第二輸出電壓之間之一電壓差包括一差電壓，該差電壓包括該第一控制信號之一放大。
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