WO2020117097A2 - Device for powering a piezoelectric stepper motor (variant embodiments) - Google Patents

Device for powering a piezoelectric stepper motor (variant embodiments) Download PDF

Info

Publication number
WO2020117097A2
WO2020117097A2 PCT/RU2019/000859 RU2019000859W WO2020117097A2 WO 2020117097 A2 WO2020117097 A2 WO 2020117097A2 RU 2019000859 W RU2019000859 W RU 2019000859W WO 2020117097 A2 WO2020117097 A2 WO 2020117097A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bridge
diode
key
output
switch
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/000859
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Other versions
WO2020117097A3 (en
Inventor
Андрей Леонидович КУЗНЕЦОВ
Александр Александрович БАЙКОВ
Original Assignee
Андрей Леонидович КУЗНЕЦОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Леонидович КУЗНЕЦОВ filed Critical Андрей Леонидович КУЗНЕЦОВ
Publication of WO2020117097A2 publication Critical patent/WO2020117097A2/en
Publication of WO2020117097A3 publication Critical patent/WO2020117097A3/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/06Drive circuits; Control arrangements or methods
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/08Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • 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
    • 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

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to electrical engineering and can be used for powering piezoelectric stepper motors used in everyday life, transportation and industry to actuate different mechanisms and pumps. The present device comprises three parallel-connected modules for generating pulses which impinge on the plates of a piezo actuator Pn of the respective module n (n=1,2,3). Each module n is connected by its output terminals to a direct current power supply (hereinafter DC) having a storage capacitor C1 connected thereto, and is formed by two half-bridges, the midpoints of which are connected by a storage choke Ln, and a device for controlling the electronic switches of the half-bridges. In a first embodiment, the modules are identical. The first half-bridge consists of series-connected controllable electronic switches К1n and К2n, and the second half-bridge consists of series-connected controllable electronic switches К3n and К4n (hereinafter switches). Said switches have diodes connected in parallel thereto, as follows: switch К1n to diode D1n; switch К2n to diode D2n; switch К3n to diode D3n; and switch К4n to diode D4n. In a second embodiment, the middle module of the above-described device additionally contains a third half-bridge connected in parallel to the first half-bridge. The third half-bridge is formed by a diode D52 and a switch К52 connected in series. The cathode of diode D52 is connected to the positive terminal of DC, and the anode of diode D52 is connected to the input of switch К52. The output of switch К52 is connected to the negative terminal of DC. A choke L22 is connected in between the midpoints of the third half-bridge and the second half-bridge. In a third embodiment, all three modules are identical. The first half-bridge of each module consists of series-connected switches К1n and К2n. The second half-bridge is formed by a switch К3n and a diode D4n connected in series. Each of said switches has a diode connected in parallel thereto, as follows: switch К1n to diode D1n; switch К2n to diode D2n; switch К3n to diode D3n. The input of switch К1n is connected to the positive terminal of DC. The output of switch К2n is connected to the negative terminal of DC. The input of switch К3n is connected to a positive contact of a piezo actuator Pn, the anode of diode D4n is connected to a negative contact of the piezo actuator Pn and to the negative terminal of DC. In a fourth embodiment, a third half-bridge is additionally connected in parallel to the first half-bridge of the second module. The third half-bridge is formed by a diode D52 and a switch К52 connected in series. The cathode of diode D52 is connected to the positive terminal of DC, the anode of diode D52 is connected to the input of switch К52. The output of switch К52 is connected to the negative terminal of DC. The midpoints of the third half-bridge and the second half-bridge are connected by a choke L22, the inductance of which is greater than the inductance of L2. The design of the device is intended to generate electrical oscillations on the plates of each piezo actuator (P) in different phases of each step of a piezoelectric motor, thus allowing the working member of the piezoelectric stepper motor to perform translational or rotational movement with high energy efficiency. High energy efficiency is achieved by storing the energy released during the discharging of the piezo actuators and returning this energy for the subsequent charging of a piezo actuator in the next step of the motor.

Description

УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ШАГОВОГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО POWER STEPS PIEZOELECTRIC
ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) ENGINE (OPTIONS)
Область техники, к которой относится изобретение FIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания шаговых пьезоэлектрических двигателей, используемых в быту, на транспорте и в промышленности для привода в действие различных механизмов и насосов, в том числе при эксплуатации скважин в нефтедобывающей и угольной промышленности. The invention relates to electrical engineering and can be used to power stepper piezoelectric motors used in everyday life, in transport and in industry to drive various mechanisms and pumps, including when operating wells in the oil and coal industries.
Предпосылки изобретения BACKGROUND OF THE INVENTION
Наибольшее распространение для задач микро и нано позиционирования получили шаговые пьезоэлектрические двигатели. Они работают путем осуществления последовательности малых шагов. Движение может быть как линейное (LSPA двигатели), так и вращательное (RSPA двигатели). The most common for micro and nano positioning tasks are stepper piezoelectric motors. They work through a series of small steps. The movement can be either linear (LSPA engines) or rotational (RSPA engines).
Шаговый пьезоэлектрический двигатель представляет собой функционально исполнительное устройство, которое конструктивно состоит из корпуса, одного или нескольких пьезоактюаторов и различных элементов, поддерживающих их работу. Это могут быть элементы, обеспечивающие предварительное сжатие актюаторов, их тонкую настройку и юстировку, кинематическую связь с объектом управления и др. Имеется достаточно много конструктивных исполнений пьезодвигателей, но они, как правило, предназначены для выполнения узкоспециализированных задач. A stepper piezoelectric motor is a functionally actuating device, which structurally consists of a housing, one or more piezoelectric actuators, and various elements supporting their operation. These can be elements that provide preliminary compression of actuators, their fine tuning and adjustment, kinematic connection with the control object, etc. There are a lot of design versions of piezoelectric motors, but they are usually designed to perform highly specialized tasks.
Известны устройства для питания пьезоэлектрических двигателей различного назначения, позволяющие получить импульсы напряжения на обкладках пьезоактюаторов в широком диапазоне изменения их длительности и частоты в разные фазы управления о пьезодвигателя в шаговом режиме. Known devices for powering piezoelectric engines for various purposes, allowing to obtain voltage pulses on the plates of the piezoelectric actuators in a wide range of changes in their duration and frequency in different phases of the control of the piezoelectric motor in step mode.
Из ЕР 0464443 А1 известен пьезоэлектрический исполнительный элемент, который заряжается из конденсатора через зарядную катушку. Часть приложенной энергии при разрядке пьезоэлектрического исполнительного элемента отдается через разрядную катушку обратно в конденсатор, в то время как последняя часть, также через разрядную катушку, уничтожается за счет короткого замыкания. При разрядке на пьезоэлектрическом исполнительном элементе находится отрицательное напряжение. From EP 0464443 A1, a piezoelectric actuator is known which is charged from a capacitor through a charging coil. Part of the applied energy during discharge of the piezoelectric actuator is transferred through the discharge coil back to the capacitor, while the last part, also through the discharge coil, is destroyed due to a short circuit. During discharge, a negative voltage is present on the piezoelectric actuator.
Наиболее близким аналогом изобретения является устройство управления пьезодвигателем (SU 1737407 А1), которое позволяет производить питание и управление двигателем с одним пьезоактюатором. Причем энергия разряда пьезоактюатора возвращается в схему за счет накопления в энергии магнитного поля трансформатора. Предложенная схема не позволяет осуществлять управление пьезоэлектрическим двигателем, состоящим из трех пьезоактюаторов, работающим как в двигательном режиме, так и в режиме генерации колебаний. The closest analogue of the invention is a piezoelectric motor control device (SU 1737407 A1), which allows power and control engine with one piezo actuator. Moreover, the discharge energy of the piezoelectric actuator is returned to the circuit due to the accumulation in the energy of the magnetic field of the transformer. The proposed scheme does not allow controlling a piezoelectric motor, consisting of three piezoelectric actuators, operating both in the motor mode and in the mode of oscillation generation.
За счет применения современного уровня электронной техники техники в предлагаемом варианте удалось упростить схему управления и повысить ее функциональность за счет возможности создания колебаний в режиме генерации, при этом сохранив возможность рекуперации энергии при разряде пьезоактюатора за счет включения в схему накопительных дросселей определенным образом. Due to the use of modern electronic equipment in the proposed version, it was possible to simplify the control circuit and increase its functionality due to the possibility of generating oscillations in the generation mode, while maintaining the possibility of energy recovery during the discharge of the piezoelectric actuator due to the inclusion of storage chokes in a certain way.
Краткое изложение сущности изобретения Summary of the invention
В основе изобретения лежит техническая задача создать устройство, работающее с минимальными энергетическими потерями и имеющее простую конструкцию, для питания шагового пьезоэлектрического двигателя. В состав двигателя входит, по меньшей мере, три пьезоактюатора. Устройство должно сберегать запасенную энергию при разряде пьезоактюаторов во время их циклической работы. Схема устройства предназначена для создания электрических колебаний на обкладках каждого пьезоактюатора в разные фазы каждого шага пьезоэлектрическим двигателем, что обеспечивает поступательное с заданным усилием или вращательное с заданным крутящим моментом движение рабочего органа шагового пьезоэлектрического двигателя с большой энергоэффективностью. Большая энергоэффективность достигается за счет сохранения энергии, высвобождающейся при разряде пьезоактюаторов, и возврата сохранения данной энергии для последующего заряда пьезоактюаторов на следующем шаге движения. The invention is based on the technical task of creating a device that works with minimal energy loss and has a simple structure for powering a stepper piezoelectric motor. The engine includes at least three piezo actuators. The device must save the stored energy when discharging piezo actuators during their cyclic operation. The device diagram is designed to create electrical vibrations on the plates of each piezoelectric actuator in different phases of each step by a piezoelectric motor, which provides translational with a given force or rotational with a given torque movement of the working body of a stepper piezoelectric motor with high energy efficiency. Greater energy efficiency is achieved by conserving the energy released during the discharge of piezoelectric actuators, and by returning the conservation of this energy for the subsequent charge of the piezo actuators in the next movement step.
Положительный эффект, обеспечиваемой настоящим изобретением, заключается в повышении надежности устройства, увеличении времени бесперебойной работы и экономии электроэнергии. The positive effect provided by the present invention is to increase the reliability of the device, increase uptime, and save energy.
Положительный эффект и поставленная техническая задача решаются следующими средствами, изложенными ниже. The positive effect and the technical task are solved by the following means, described below.
Устройство питания шагового пьезоэлектрического двигателя содержит п (п= 1,2,3) параллельно соединенных модулей, подключенных своими выходными выводами к соединенным параллельно источнику питания постоянного напряжения DC и накопительному конденсатору Cl. Причем каждый из модулей содержит пьезоактюатор Р„, первый полумост и второй полумост, соединенные дросселем Ln , и устройство управления ключами полумостов. The power device of the stepper piezoelectric motor contains n (n = 1,2,3) parallel-connected modules connected by their output terminals to a parallel-connected DC voltage source DC and storage capacitor Cl. Moreover, each of the modules contains a piezo actuator P „, a first half-bridge and a second half-bridge connected by a throttle L n , and a key bridge control device.
В первом варианте осуществления изобретения первый полумост каждого модуля образован последовательно соединенными управляемым первым электронным ключом Kin и управляемым вторым электронным ключом Кгп, причем вход первого электронного ключа Kin подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, выход второго электронного ключа Кгп подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC, а выход первого ключа Kih является средней точкой первого полумоста. Второй пэлумост каждого модуля образован последовательно соединенными управляемым третьим управляемым электронным ключом К3п и управляемым четвертым электронным ключом К, причем вход третьего электронного ключа Кз„ подключен к положительному контакту пьезоактюатора Рп, выход четвертого ключа *n подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC и к отрицательному контакту пьезоактюатора Рп, причем выход третьего ключа Кзп является средней точкой второго полумоста. Первый вывод дросселя Ln соединен со средней точкой первого полумоста, а второй вывод дросселя Ln соединен со средней точкой второго полумоста. К ключам Ki„ - К параллельно подключены диоды Di„- D4n таким образом, что катод диода соединен со входом ключа, а анод диода соединен с выходом ключа. In the first embodiment of the invention, the first half-bridge of each module is formed by series-connected controlled first electronic key Ki n and controlled second electronic key Kg p , and the input of the first electronic key Ki n connected to the positive terminal of the DC voltage power source, the output of the second electronic key Kg p connected to the negative terminal of the DC constant voltage power supply, and the output of the first key Ki h is the midpoint of the first half-bridge. The second palmost of each module is formed by series-connected controlled third managed electronic key K 3p and controlled fourth electronic key K 4P , and the input of the third electronic key Kz connected to the positive terminal of the piezoelectric actuator R p , the output of the fourth key * n connected to the negative terminal of the DC power source DC and to the negative contact of the piezoelectric actuator R p , and the output of the third key Kz p is the midpoint of the second half-bridge. The first output of the inductor L n is connected to the midpoint of the first half-bridge, and the second output of the inductor L n is connected to the midpoint of the second half-bridge. The diodes Di, - D 4n are connected in parallel to the keys Ki „- K 4P in such a way that the cathode of the diode is connected to the key input and the diode anode is connected to the key output.
В альтернативном варианте осуществления изобретения первый полумост каждого модуля образован последовательно соединенными управляемым первым электронным ключом Kin и управляемым вторым электронным ключом К, причем вход первого электронного ключа К П подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, выход второго электронного ключа Кгп подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC, а выход первого ключа Kin является средней точкой первого полумоста. Второй полумост каждого модуля образован последовательно соединенными управляемым третьим ключом К3п и диодом D4n, причем вход третьего электронного ключа Кз„ подключен к положительному контакту пьезоактюатора Рп, а выход третьего электронного ключа Кзп соединен с катодом диода D4n и является средней точкой второго полумоста, анод диода D4„ подключен к отрицательному контакту' пьезоактюатора Рп и к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC. Первый вывод дросселя L„ соединен со средней точкой первого полумоста, а второй вывод дросселя Ln соединен со средней точкой второго полумоста. Параллельно к первому К ih, второму Кгп и третьему К п электронным ключам подключены диоды Di„- D3n таким образом, что катод диода соединен со входом ключа, а анод диода соединен с выходом ключа. In an alternative embodiment of the invention, the first half-bridge of each module is formed by serially connected controlled by the first electronic key Ki n and controlled by the second electronic key K 2P , and the input of the first electronic key K P connected to the positive terminal of the DC voltage power source, the output of the second electronic key Kg p connected to the negative terminal of the DC voltage power source, and the output of the first key Ki n is the midpoint of the first half-bridge. The second half-bridge of each module is formed by series-connected third key K 3p and diode D 4n , the input of the third electronic key Kz connected to the positive contact of the piezoelectric actuator P p , and the output of the third electronic key Kz p connected to the cathode of the diode D 4n and is the midpoint of the second half-bridge, the anode of the diode D 4 „is connected to the negative terminal 'of the piezoelectric actuator R p and to the negative terminal of the source DC power supply DC. The first output of the inductor L „is connected to the midpoint of the first half-bridge, and the second output of the inductor L n is connected to the midpoint of the second half-bridge. Parallel to the first K i h , the second Kg p and the third K p electronic diodes are connected diodes Di „- D 3n so that the cathode of the diode is connected to the input of the key, and the anode of the diode is connected to the output of the key.
В альтернативном варианте осуществления изобретения первый полумост каждого модуля образован последовательно соединенными управляемым первым электронным ключом Kin и управляемым вторым электронным ключом К, причем вход первого электронного ключа Ki„ подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, выход второго электронного ключа Кгп подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC, а выход первого ключа Kin является средней точкой первого полумоста. Второй полумост каждого модуля образован последовательно соединенными управляемым третьим управляемым электронным ключом К3п и управляемым четвертым электронным ключом К4п, причем вход третьего электронного ключа К3п подключен к положительному контакту пьезоактюатора Р,„ выход четвертого ключа IQ,, подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC и к отрицательному контакту пьезоактюатора Р„, причем выход третьего ключа К3„ является средней точкой второго полумоста. Первый выход дросселя Ln соединен со средней точкой первого полумоста, а второй вывод дросселя Ln соединен со средней точкой второго полумоста. К ключам К П - in подключены параллельно диоды Din- D4,, таким образом, что катод диода соединен со входом ключа, а анод диода соединен с выходом ключа. При этом в третьем варианте осуществления изобретения средний (пг--2) модуль устройства питания дополнительно включает подключенный параллельно к первому полумосту третий полумост и дроссель L22, первый вывод которого соединен со средней точкой третьего полумоста, а второй вывод дросселя L22 соединен со средней точкой второго полумоста, индуктивность дросселя L22, больше индуктивности дросселя L2. Третий полумост образован последовательно соединенными диодом D52 и управляемым пятым ключом К52, причем катод диода D52 подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, анод диода D52 соединен с входом пятого электронного ключа D 2 и является средней точкой третьего полумоста, выход пятого электронного ключа D52 подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC. В альтернативном варианте осуществления изобретения первый полумост каждого модуля образован последовательно соединенными управляемым первым электронным ключом Kin и управляемым вторым электронным ключом Кгп, причем вход первого электронного ключа Ki„ подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, выход второго электронного ключа Кзп подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC, а выход первого ключа Кщ является средней точкой первого полумоста. Второй полумост каждого модуля образован последовательно соединенными управляемым третьим ключом Кз„ и диодом D4n, причем вход третьего электронного ключа Кзп подключен к положительному контакту пьезоактюатора Рп, а выход 'третьего электронного ключа Кз„ соединен с катодом диода D4n и является средней точкой второго полумоста, анод диода D n подключен к отрицательному контакту пьезоактюатора Р„ и к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC. Первый выход дросселя Ln соединен со средней точкой первого полумоста, а второй вывод дросселя Ln соединен со средней точкой второго полумоста. К первому К, второму К и третьему Кз„ электронным ключам подключены параллельно диоды D|„- D3,,, таким образом, что катод диода соединен со входом ключа, а анод диода соединен с выходом ключа. Средний (п=2) модуль устройства питания дополнительно включает подключенный параллельно к первому полумосту третий полумост и дроссель L22, первый вывод которого соединен со средней точкой третьего полумоста, а второй вывод дросселя L22 соединен со средней точкой второго полумоста, индуктивность дросселя L22, больше индуктивности дросселя L2. Третий полумост образован последовательно соединенными диодом D52 и управляемым пятым ключом К52, причем катод диода D52 подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, анод диода D5 соединен с входом пятого электронного ключа D52 и является средней точкой третьего полумоста, выход пятого электронного ключа D52 подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC. In an alternative embodiment of the invention, the first half-bridge of each module is formed by serially connected controlled by the first electronic key Ki n and controlled by the second electronic key K 2P , and the input of the first electronic key Ki „connected to the positive terminal of the DC voltage power source, the output of the second electronic key Kg p connected to the negative terminal of the DC voltage power source, and the output of the first key Ki n is the midpoint of the first half-bridge. The second half-bridge of each module is formed by series-connected controlled third electronic key K 3p and controlled fourth electronic key K 4p , and the input of the third electronic key K 3p connected to the positive terminal of the piezoelectric actuator P, the output of the fourth key IQ connected to the negative terminal of the DC power source voltage DC and to the negative terminal of the piezo actuator Р „, and the output of the third switch K 3 „ is the midpoint of the second half-bridge. The first output of the inductor L n is connected to the midpoint of the first half-bridge, and the second output of the inductor L n is connected to the midpoint of the second half-bridge. To the keys K P - i n are connected in parallel diodes Di n - D 4 , so that the cathode of the diode is connected to the input of the key, and the anode of the diode is connected to the output of the key. In the third embodiment, the average (n --2 g) a power device module further comprises connected in parallel to the first half-bridge and half bridge third inductor L 22, a first terminal of which is connected to a midpoint of the third half bridge and the second terminal of the inductor L 22 is connected with the midpoint of the second half-bridge, the inductance of the inductor L 22 is greater than the inductance of the inductor L 2 . The third half-bridge is formed by the diode D 52 connected in series and controlled by the fifth key K 52 , the cathode of the diode D 52 being connected to the positive terminal of the DC voltage power supply, the anode of the diode D 52 connected to the input of the fifth electronic key D 2 and is the midpoint of the third half-bridge, output the fifth electronic switch D 52 is connected to the negative terminal of the DC power supply DC. In an alternative embodiment of the invention, the first half-bridge of each module is formed by serially connected controlled by the first electronic key Ki n and controlled by the second electronic key Kg p , and the input of the first electronic key Ki „connected to the positive terminal of the DC voltage power supply, the output of the second electronic key Kz p connected to the negative terminal of the DC constant voltage power supply, and the output of the first switch Ksc is the midpoint of the first half-bridge. The second half bridge each module is formed by series-connected controllable third key Ks "and a diode D 4n, wherein the input of the third electronic key Ks n is connected to the positive terminal of piezo actuator P n, and an output of 'third electronic Ks Key" connected with cathode of the diode D 4n and a midpoint of the second half-bridge, the anode of the diode D n is connected to the negative terminal of the piezoelectric actuator P „and to the negative terminal of the DC voltage source. The first output of the inductor L n is connected to the midpoint of the first half-bridge, and the second output of the inductor L n is connected to the midpoint of the second half-bridge. To the first К ] П , the second К and the third КЗ „diodes D | „- D 3 ,,, so that the cathode of the diode is connected to the input of the key, and the anode of the diode is connected to the output of the key. The middle (n = 2) module of the power supply device additionally includes a third half-bridge connected in parallel with the first half-bridge and an inductor L 22 , the first terminal of which is connected to the midpoint of the third half-bridge, and the second terminal of the inductor L 22 is connected to the midpoint of the second half-bridge, inductor inductance L 22 , more inductor inductance L 2 . The third half-bridge is formed in series by a diode D 52 and controlled by a fifth key K 52 , the cathode of the diode D 52 being connected to the positive terminal of a DC voltage power supply, the anode of the diode D 5 being connected to the input of the fifth electronic key D 52 and is the midpoint of the third half-bridge, output the fifth electronic switch D 52 is connected to the negative terminal of the DC power supply DC.
Поставленная техническая задача достигается за счет наличия двух полумостов в каждом модуле, связанных дросселем. Данная схема позволяет создавать колебания электрического заряда на пьезоакпоаторе каждого модуля с различной частотой, амплитудой сигнала, а также позволяет создавать аккумуляцию энергии в дросселе при разряде пьезоактюатора каждого модуля для дальнейшей ее рекуперации. Преимуществом данной схемы над ранее известными аналогами заключается в том, что она позволяет рекуперировать значительное количество энергии, затраченной на заряд. При этом потери энергии при таком подходе возникают при прохождении электрического тока через незначительные омическое сопротивления диодов, электронных ключей и самой катушки индуктивности, в то время как большая часть энергии возвращается обратно к конденсатору источника питания. The stated technical problem is achieved due to the presence of two half-bridges in each module connected by a throttle. This scheme allows you to create fluctuations in the electric charge on the piezoelectric accelerator of each module with different frequency, signal amplitude, and also allows you to create energy storage in the inductor during discharge of the piezoelectric actuator of each module for its further recovery. The advantage of this scheme over previously known analogues is that it allows you to recover a significant amount of energy spent on a charge. In this case, energy loss with this approach occurs when an electric current passes through the insignificant ohmic resistance of diodes, electronic switches and the inductor itself, while most of the energy returns back to the capacitor of the power source.
Краткое описание чертежей Brief Description of the Drawings
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых представлена принципиальная схема устройства питания шагового пьезоэлектрического двигателя: The invention is further explained in the description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, which show a schematic diagram of a power device for a stepper piezoelectric motor:
На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства в первом варианте осуществления. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device in the first embodiment.
На фиг. 2 изображена схема предлагаемого устройства во втором варианте осуществления. In FIG. 2 shows a diagram of the proposed device in the second embodiment.
На фиг. 3 изображена схема предлагаемого устройства в третьем варианте осуществления. In FIG. 3 shows a diagram of the proposed device in the third embodiment.
На фиг. 4 изображена схема предлагаемого устройства в четвертом варианте осуществления. In FIG. 4 shows a diagram of the proposed device in the fourth embodiment.
На фиг. 5 изображена схема линейного шагового двигателя для описания работы всех вариантов осуществления предлагаемого устройства питания. In FIG. 5 is a linear stepper motor diagram for describing the operation of all embodiments of the proposed power device.
Подробное описание вариантов воплощения изобретения Detailed Description of Embodiments
Предлагаемое изобретение направлено на создание устройства для питания шагового пьезоэлектрического двигателя, имеющего в конструкции как минимум три пьезоактюатора, работающих согласованно. В этом случае получается многотактная (многофазная) схема перемещения бегуна несколькими распорными ползунами. The present invention is directed to a device for powering a stepper piezoelectric motor having at least three piezoelectric actuators in operation, working in concert. In this case, a multi-cycle (multiphase) scheme for moving the runner with several spreaders is obtained.
Схема предлагаемого устройства во всех вариантах осуществления (фиг.1 - фиг.4) очерчена замкнутым штрих-пунктирным прямоугольником и содержит три параллельно соединенных независимых модуля для создания импульсов, поступающих на обкладки пьезоактюатора соответствующего модуля. Данное устройство позволяет реализовать шаговое управление двигателем. Пьезоактюатор каждого модуля на фиг. 1- фиг. 4 представлен исполнительным элементом (пьезоэлементом) Рп, порядок емкости которого десятые доли микрофарад и более. The scheme of the proposed device in all embodiments (Fig. 1 - Fig. 4) is outlined by a closed dash-dotted rectangle and contains three independent modules connected in parallel to create pulses arriving at the piezoelectric actuator plates of the corresponding module. This device allows you to implement step-by-step motor control. The piezo actuator of each module in FIG. 1- FIG. 4 is represented by an actuating element (piezoelectric element) R p , the order of the capacity of which is tenths of microfarads or more.
Каждый модуль п (п=1,2,3) устройства питания согласно настоящему изобретению во всех вариантах осуществления подключен своими выходными выводами к источнику питания постоянного напряжения DC. Источник постоянного напряжения DC может быть управляемым и неуправляемым, с непосредственным и промежуточным преобразованием. Источники питания постоянного напряжения могут различаться по выходной мощности выпрямителя. В качестве источника питания постоянного напряжения может выступать автономный источник энергии, в качестве которого, как правило, выступает аккумуляторная батарея на соответствующую емкость и напряжение. Each module n (n = 1,2,3) of the power device according to the present invention in all embodiments is connected by its output terminals to a DC voltage power source DC. The DC voltage source DC can be controlled and uncontrolled, with direct and intermediate conversion. DC power supplies may vary in rectifier output. An autonomous energy source can act as a constant voltage power source, which, as a rule, is a storage battery for the corresponding capacity and voltage.
Источник питания постоянного напряжения имеет положительный вывод «+» и отрицательный вывод «-», к которым параллельно подключен накопительный конденсатор С 1 своими обкладками. The constant voltage power supply has a positive terminal “+” and a negative terminal “-”, to which a storage capacitor C 1 is connected in parallel with its plates.
Каждый модуль п (п=1,2,3) содержит пьезоактюатор Рп и образован двумя полумостами. Each module n (n = 1,2,3) contains a piezo actuator R p and is formed by two half-bridges.
В первом варианте осуществления (фиг. 1) устройства согласно изобретению все три модуля выполнены идентичным образом. Первый полумост каждого модуля состоит из последовательно соединенных управляемых электронных ключей К]П и К2п, второй полумост - из последовательно соединенных управляемых электронных ключей К3п и К , (далее - «ключ» или «электронный ключ»). Каждый из ключей Kjn - tn выполнен с возможностью проводить электрический ток от своего входа к своему выводу по сигналу «открыто», поступающему на его управляющий электрический контакт (управляемые ключи замкнуты), а также прекращать поступление электрического тока от своего входа к своему выходу по сигналу «закрыто», поступающему на его управляющий электрический контакт (управляемые ключи разомкнуты). In the first embodiment (Fig. 1) of the device according to the invention, all three modules are made in an identical manner. The first half-bridge of each module consists of serially connected controlled electronic keys K] P and K 2p , the second half-bridge consists of serially connected controlled electronic keys K 3p and K, (hereinafter - the "key" or "electronic key"). Each of the keys Kj n - tn is made with the ability to conduct electric current from its input to its output by a signal "openly" received at its control electric contact (controlled keys are closed), and also stop the flow of electric current from its input to its output through the signal is “closed”, arriving at its controlling electrical contact (controlled keys are open).
Параллельно каждому ключу подключены диоды, пропускающие электрический ток в одном направлении - от выхода ключа к его входу. Параллельно ключу К)П подключён диод D)n, ключу К2„ - диод D2n, ключу К3п - диод D3n, ключу Кф, - диод D4n. In parallel to each key, diodes are connected that pass electric current in one direction - from the output of the key to its input. Parallel key K) diode connected n D) n, the key K 2 "- diode D 2n, 3n key K - diode D 3n, K = key, - the diode D 4n.
Вход первого электронного ключа Ki„ подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC. Выход второго электронного ключа К2п подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC. Выход первого ключа Ki„ является средней точкой первого полумоста и соединен со входом ключа Кгп. У первого модуля средняя точка первого полумоста обозначена на фиг.The input of the first electronic key Ki „is connected to the positive terminal of the DC power supply DC. The output of the second electronic key K 2p is connected to the negative terminal of the DC voltage power source. The output of the first key Ki „is the midpoint of the first half-bridge and is connected to the input of the key Kg p . In the first module, the midpoint of the first half-bridge is indicated in FIG.
1 как «а», у второго модуля - как «с», у третьего - как «е». Средняя точка первого полумоста каждого из модулей соединена соединена с первым выводом накопительного дросселя Ln. 1 as “a,” for the second module as “c,” for the third as “e." The midpoint of the first half-bridge of each of the modules is connected and connected to the first output of the storage choke L n .
Вход третьего электронного ключа Кзп подключен к положительному контакту пьезоактюатора Р„. Выход четвертого электронного ключа подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC и к отрицательному контакту пьезоактюатора Р„. Причем выход третьего ключа Кзп является средней точкой второго полумоста. У первого модуля средняя точка второго полумоста обозначена на фиг. 1 как «Ь», у второго модуля - как «d», у третьего - как «f». The input of the third electronic key Кз п is connected to the positive terminal of the piezo actuator Р „. The output of the fourth electronic switch is connected to the negative terminal of the DC power supply DC and to the negative terminal of the piezo actuator P „. Moreover, the output of the third key Kz n is the midpoint of the second half-bridge. In the first module, the midpoint of the second half-bridge is indicated in FIG. 1 as “b”, in the second module as “d”, in the third as “f”.
Все управляющие электрические контакты ключей Ki„ - I n модулей соединены с устройством управления ключами полумостов, которое на фиг. 1 изображено схематично как «Control». All control electrical contacts of the keys Ki „- I n of the modules are connected to the half-bridge key control device, which in FIG. 1 is shown schematically as “Control.”
Во втором варианте осуществления (фиг. 2) устройства согласно изобретению средний (второй) модуль описанного выше устройства дополнительно включает третий полумост, подключенный параллельно первому полумосту второго модуля. In the second embodiment (Fig. 2) of the device according to the invention, the middle (second) module of the device described above further includes a third half-bridge connected in parallel with the first half-bridge of the second module.
Третий полумост образован последовательно соединенным диодом D52 и управляемым пятым ключом К52. Катод диода D52 подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, анод диода D52 соединен с входом пятого электронного ключа К52 и является средней точкой третьего полумоста «с1». Выход пятого электронного ключа К52 подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC. The third half-bridge is formed by a series-connected diode D 52 and controlled by a fifth key K 52 . The cathode of the diode D 52 is connected to the positive terminal of the DC voltage power source DC, the anode of the diode D 52 is connected to the input of the fifth electronic switch K 52 and is the midpoint of the third half-bridge “c1”. The output of the fifth electronic key K 52 is connected to the negative terminal of the DC power supply DC.
Со средней точной точкой третьего полумоста «с1» соединен первый вывод дополнительного накопительного дросселя L22. Второй вывод дросселя L22 соединен со средней точкой второго полумоста. При этом индуктивность дросселя L22 больше индуктивности дросселя L2. The first terminal of the additional storage choke L 22 is connected to the midpoint point of the third half-bridge “c1” . The second terminal of the choke L 22 is connected to the midpoint of the second half-bridge. In this case, the inductance of the inductor L 22 is greater than the inductance of the inductor L 2 .
На управляющий контакт каждого из ключей Ki„ - Ks„ поступает управляющий сигнал от устройства управления ключами, которое на фиг. 2 изображено схематично как «Control». A control signal from the key management device, which is shown in FIG. 2 is shown schematically as “Control”.
Управляющий электронный ключ Ksn, также, как и ключи K n - I m, выполнен с возможностью проводить электрический ток от своего входа к своему выходу по сигналу «открыто», поступающему на его управляющий электрический контакт (управляемые ключи замкнуты), а также прекращать поступление электрического тока от своего входа к своему выходу по сигналу «закрыто», поступающему ла его управляющий электрический контакт (управляемые ключи разомкнуты). The control electronic key Ks n , as well as the keys K n - I m, is configured to conduct electric current from its input to its output by a signal “Open” to its control electric contact (controlled keys are closed), and also to stop the flow of electric current from its input to its output by the signal “closed” to its control electric contact (controlled keys are open).
В третьем варианте осуществления устройства питания шагового пьезоэлектрического двигателя (фиг.З) все зри модуля устройства, как и в первом варианте осуществления изобретения, выполнены идентичным образом. Первый полумост каждого модуля состоит из последовательно соединенных управляемых электронных ключей Kin и К2П. Второй полумост каждого модуля в третьем варианте осуществления образован последовательно соединенными управляемым третьим электронным ключом к3п И диодом D4n. In the third embodiment of the power supply device of the stepper piezoelectric motor (FIG. 3), all the device modules, as in the first embodiment of the invention, are made in an identical manner. The first half-bridge of each module consists of serially connected controlled electronic keys Ki n and K2 P. The second half-bridge of each module in the third embodiment is formed by series-connected controlled third electronic key to 3n And diode D 4n .
Каждый из ключей Ki„ - К3п выполнен с возможностью проводить электрический ток от своего входа к своему выходу по сигналу «открыто», поступающему на его управляющий электрический контакт (управляемые ключи замкнуты), а также прекращать поступление электрического тока от своего входа к своему выходу по сигналу «закрыто», поступающему на его управляющий электрический контакт (управляемые ключи разомкнуты). Each of the keys Ki „- К 3п is made with the ability to conduct electric current from its input to its output by a“ open ”signal supplied to its control electric contact (controlled keys are closed), as well as stop the flow of electric current from its input to its output by the signal “closed”, arriving at its controlling electrical contact (controlled keys are open).
Параллельно каждому ключу подключены диоды, пропускающие электрический ток в одном направлении - от выхода ключа к его входу. Параллельно ключу Kih подключён диод D)n, ключу К2п - диод D2n, ключу К3п - диод D3n. In parallel to each key, diodes are connected that pass electric current in one direction - from the output of the key to its input. Key Ki h parallel connected diode D) n, key K 2n - diode D 2n, 3n key K - diode D 3n.
Вход первого электронного ключа Kih подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC. Выход второго электронного ключа К2п подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC. Выход первого ключа Kih является средней точкой первого полумоста и соединен со входом ключа К2п. У первого модуля средняя точка первого полумоста обозначена на фиг. 1 как «а», у второго модуля - как «с», у третьего - как «е». Средняя точка первого полумоста каждого из модулей соединена с первым выводом накопительного дросселя Ln. The input of the first electronic key Ki h is connected to the positive terminal of the DC power supply. The output of the second electronic key K 2p is connected to the negative terminal of the DC voltage power source. The output of the first key Ki h is the midpoint of the first half-bridge and is connected to the input of the key K 2p . In the first module, the midpoint of the first half-bridge is indicated in FIG. 1 as “a,” for the second module as “c,” for the third as “e." The midpoint of the first half-bridge of each of the modules is connected to the first output of the storage choke L n .
Вход третьего электронного ключа К3п подключен к положительному контакту пьезоактюатора Рп, анод диода D4n подключен к отрицательному контакту пьезоактюатора Рп и к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC. Выход третьего электронного ключа К3п соединен с катодом диода D4n и является средней точкой второго полумоста. У первого модуля средняя точка второго полумоста обозначена на фиг. 3 как «Ь», у второго модуля - как «d», у третьего - как «ί». The input of the third electronic key K 3p is connected to the positive terminal of the piezoelectric actuator R p , the anode of the diode D 4n is connected to the negative terminal of the piezoelectric actuator R p and to the negative terminal of the DC voltage power source. The output of the third electronic switch K 3p is connected to the cathode of the diode D 4n and is the midpoint second half bridge. In the first module, the midpoint of the second half-bridge is indicated in FIG. 3 as “b,” for the second module as “d,” for the third as “ί."
В четвертом варианте осуществления устройства питания шагового пьезоэлектрического двигателя (фиг.4) второй (средний) модуль вышеописанного выше устройства дополнительно содержит третий полумост, подключенный параллельно первому полумосту второго модуля. Третий полумост образован последовательно соединенными диодом D52 и управляемым пятым ключом К52. Катод диода D52 подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, анод диода D52 соединен с входом пятого электронного ключа К52 и является средней точкой третьего полумоста «с1». Выход пятого электронного ключа К52 подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC. In the fourth embodiment of the power supply device of the stepper piezoelectric motor (Fig. 4), the second (middle) module of the above-described device further comprises a third half-bridge connected in parallel with the first half-bridge of the second module. The third half-bridge is formed in series by a diode D 52 and a controlled fifth key K 52 . The cathode of the diode D 52 is connected to the positive terminal of the DC voltage power source DC, the anode of the diode D 52 is connected to the input of the fifth electronic switch K 52 and is the midpoint of the third half-bridge “c1”. The output of the fifth electronic key K 52 is connected to the negative terminal of the DC power supply DC.
Со средней точной точкой третьего полумоста «с1» соединен первый вывод дополнительного накопительного дросселя L22. Второй вывод дросселя L22 соединен со средней точкой второго полумоста. При этом индуктивность дросселя L22 больше индуктивности дросселя L2. With the middle exact point of the third half-bridge “c1”, the first output of the additional storage choke L22 is connected. The second output of the inductor L2 2 is connected to the midpoint of the second half bridge. In this case, the inductance of the inductor L 22 is greater than the inductance of the inductor L 2 .
На управляющий контакт каждого из ключей Ki„ - Кз„, К52 поступает управляющий сигнал от устройства управления ключами, которое на фиг. 4 изображено схематично как «Control». On the control contact of each of the keys Ki "- Ks" K 52 receives a control signal from the key management device, which in FIG. 4 is shown schematically as “Control”.
Управляющий электронный ключ Ks„ проводит электрический ток также, как и ключи Kin - К - от своего входа к своему выходу. The control electronic key Ks „conducts electric current as well as the keys Ki n - К - from its input to its output.
Во всех вариантах осуществления устройства согласно настоящего изобретения в качестве управляемого электронного ключа может быть использован любой приемлемый ключ, способный к размыканию, например, полупроводниковые ключи, такие как биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), MOSFET, запираемый тиристор с интегрированным управлением (IGCT) или тиристор с запираемым вентилем (GTO). In all embodiments of the device according to the present invention, any suitable key capable of opening can be used as a controlled electronic key, for example, semiconductor switches such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a MOSFET, an integrated control lockable thyristor (IGCT) or thyristor with a lockable valve (GTO).
Все управляемые электронные ключи полумостов имеют одностороннюю проводимость. Коммутация ключей может производиться синхронно или с установленной в устройстве управления ключей полумостов временной задержкой. All controlled electronic keys of half-bridges have one-sided conductivity. Key switching can be performed synchronously or with a time delay installed in the half-bridge key control device.
Рассмотрим соединение устройства питания пьезоэлектрического шагового двигателя на примере линейного шагового двигателя, изображенного на фиг.5. Двигатель состоит из корпуса 1, бегуна, расположенного в корпусе и состоящего из последовательно соединённых заднего распорного пьезоэлектрического ползуна 2, ходового пьезоактюатора 3 и переднего распорного пьезоэлектрического ползуна 4. Задний распорный пьезоэлектрический ползун 2 включает в себя задний пьезоактюатор 6, расположенный перпендикулярно воображаемой продольной оси корпуса 1. Передний распорный пьезоэлектрический ползун 4 включает в себя передний пьезоактюатор 7, также расположенный перпендикулярно воображаемой продольной оси корпуса 1. С передним распорным пьезоэлектрическим ползуном 4 соединён шток нагрузки 5. Consider the connection of the piezoelectric stepper motor power device using the linear stepper motor shown in FIG. 5 as an example. The engine consists of a housing 1, a runner located in the housing and consisting of in series connected to the rear spacer piezoelectric slider 2, the traveling piezoelectric actuator 3 and the front spacer piezoelectric slider 4. The rear spacer piezoelectric slider 2 includes a rear piezoelectric actuator 6 located perpendicular to the imaginary longitudinal axis of the housing 1. The front spacer piezoelectric slider 4 also includes the front piezoelectric 7 located perpendicular to the imaginary longitudinal axis of the housing 1. With the front spacer piezoelectric slider 4 is connected to the load rod 5.
Электронный блок управления 8 (фиг.5) соединён электрическим проводом 9 с задним пьезоактюатором 7, электрическим проводом 10 - с ходовым пьезоактюатором 3, электрическим проводом 11 - с передним пьезоактюатором 7. Также электронный блок управления 8 соединён общим электрическим проводом 12 с задним пьезоактюатором 6, ходовым пьезоактюатором 3 и передним пьезоактюатором 8. В состав электронного блока управления 8 входит заявленное устройство питания шаговым пьезоэлектрическим двигателем, которое может управляться компьютером, микропроцессором или любым другим устройством управления через порты RS-232, USB и LPT. Двигатель подключается к устройству питания с помощью кабеля. The electronic control unit 8 (Fig. 5) is connected by an electric wire 9 to the rear piezo actuator 7, the electric wire 10 is connected to the running piezo actuator 3, the electric wire 11 is connected to the front piezo actuator 7. Also, the electronic control unit 8 is connected by a common electric wire 12 to the rear piezo actuator 6 , running piezoelectric actuator 3 and front piezoelectric actuator 8. The electronic control unit 8 includes the claimed power supply device with a stepper piezoelectric motor, which can be controlled by a computer, microprocessor or any other control device via RS-232, USB and LPT ports. The motor is connected to the power device using a cable.
Способ работы описанного устройства поясняется ниже. Пьезоэлектрические исполнительные элементы (пьезоактюаторы) Р], Р2, Рз, используемые при описании схемы устройства питания шагового двигателя в альтернативных вариантах осуществления (фиг.1 - 4), соответствуют заднему пьезоактюатору 6, ходовому пьезоактюатору 3, переднему пьезоактюатору 7 (фиг.5). The method of operation of the described device is explained below. Piezoelectric actuators (piezoelectric actuators) P], P 2 , Pz used to describe the power supply circuit of the stepper motor in alternative embodiments (Figs. 1 to 4) correspond to the rear piezoelectric actuator 6, the traveling piezoelectric actuator 3, and the front piezoelectric actuator 7 (Fig. 5 )
Бегун пьезоэлектрического двигателя движется в корпусе 1 мелкими шагами. Множество мелких шагов, следующих друг за другом, представляют собой квазинепрерывное возвратно-поступательное движение бегуна и соединённого с ним штока нагрузки между крайними положениями. The runner of the piezoelectric motor moves in the housing 1 in small steps. The many small steps following each other represent a quasi-continuous reciprocating movement of the runner and the load rod connected to it between the extreme positions.
Движение при выталкивании штока нагрузки 5 из корпуса 1 (движение вперёд) происходит следующим образом. The movement when pushing the load rod 5 from the housing 1 (forward movement) occurs as follows.
1. В первой фазе шага в начальном положении задний распорный пьезоэлектрический ползун 2 находится в свободном состоянии, то есть, задний пьезоактюатор 6 не давит на корпус 1 изнутри в поперечном направлении. Передний распорный пьезоэлектрический ползун 4 (фиг. 5) при этом находится в распёртом состоянии, то есть передний пьезоактюатор 7 ползуна 4 давит на корпус 1 изнутри в поперечном направлении. Ходовой пьезоактюатор 3 при этом находится в свободном состоянии, то есть его длина минимальна в отсутствие на нём электрического напряжения. 1. In the first phase of the step in the initial position, the rear pressure piezoelectric slider 2 is in a free state, that is, the rear piezoelectric actuator 6 does not press against the housing 1 from the inside in the transverse direction. The front pressure piezoelectric slider 4 (Fig. 5) is in the open state, that is, the front piezoelectric actuator 7 of the slide 4 presses the housing 1 from the inside into transverse direction. The running piezo actuator 3 is in this case in a free state, that is, its length is minimal in the absence of electrical voltage on it.
Ссылаясь на схему устройства питания согласно первому (фиг.1) или третьему варианту (фиг.З) осуществления начальное положение характеризуется заряженным исполнительным элементом Рз, и разряженными исполнительными элементами Pi и Рг. Referring to the diagram of the power supply device according to the first (Fig. 1) or third embodiment (Fig. 3), the initial position is characterized by a charged actuating element P3, and discharged actuating elements Pi and Pr.
В первой фазе шага электрический потенциал через модуль 1 (фиг.5) устройства питания согласно первому (фиг.1) или третьему варианту (фиг.З) осуществления поступает по проводу 9 на задний пьезоактюатор 6 линейного пьезоэлектрического двигателя (фиг.5). In the first phase of the step, the electric potential through the module 1 (Fig. 5) of the power supply device according to the first (Fig. 1) or third embodiment (Fig. 3) is supplied via wire 9 to the rear piezoelectric actuator 6 of the linear piezoelectric motor (Fig. 5).
Поступление электрического потенциала осуществляется следующим образом. В течение первого промежутка времени формирования переднего фронта импульса напряжения сигналы «открыто» от устройства управления ключами полумостов“Control” в первом варианте (фиг.1) осуществления устройства подаются на ключи Кц и К41. На ключи К21 и К31 при этом поступают сигналы «закрыто» Напряжение источника питания постоянного напряжения DC через ключи Кц и К41 прикладывается к накопительному дросселю L1. Ток протекает от источника питания постоянного напряжения DC через ключ Кц, дроссель L1 и ключ К41. В это время энергия от источника питания DC передаётся накопительному дросселю L . В течение второго промежутка времени формирования переднего фронта импульса напряжения от устройства управления ключами полумостов“Control” на все ключи Кц - К41 подаются сигналы «закрыто» (все электронные ключи разомкнуты). В результате электрическая энергия, накопленная в дросселе 1д, вызывает протекание электрического тока через диоды D21 и D31, заряжающего пьезоактюатор Pi до максимального напряжения, определяемого условием баланса энергий. The arrival of electric potential is as follows. During the first period of formation of the leading edge of the voltage pulse, the signals are “open” from the key control device of the half-bridge “Control” in the first embodiment (Fig. 1) of the device, are supplied to the keys Kc and K 41 . At the same time, the keys “ 21 ” are supplied to the K 21 and K 31 keys. The voltage of the DC power supply DC through the Kts and K 41 keys is applied to the storage choke L1. The current flows from the DC voltage power source DC through the key Kc, the inductor L1 and the key K 41 . At this time, energy from the DC power source is transmitted to the storage choke L. During the second period of the formation of the leading edge of the voltage pulse from the key control device of the half-bridge “Control” signals “closed” are sent to all keys Kts - K 41 (all electronic keys are open). As a result, the electric energy stored in the inductor 1e causes the electric current to flow through the diodes D 21 and D 31 , charging the piezo actuator Pi to the maximum voltage determined by the energy balance condition.
В третьем варианте осуществления устройства питания (фиг.З) в течение первого промежутка времени формирования переднего фронта импульса напряжения от устройства управления“Control” на ключ Кц подаётся сигнал «открыто» (ключ находится в замкнутом состоянии). На ключи К21 и К31 при этом поступают сигналы «закрыто» (ключи размыкают). В результате ключ К 1 открывается, и напряжение питания источника DC через ключ Кц и диод D3 прикладывается к последовательному контуру, образованному дросселем Li и ёмкостью пьезоактюатора Р]. В результате ток дросселя нарастает по закону, близкому к синусоидальному, а напряжение на пьезоактюаторе Pi нарастает по закону, близкому к косинусоидальному. In the third embodiment of the power device (FIG. 3), during the first period of formation of the leading edge of the voltage pulse from the control device “Control”, a “open” signal is sent to the key Kc (the key is in the closed state). The keys K 21 and K 31 receive signals “closed” (the keys open). As a result, the key K 1 is opened, and the supply voltage of the DC source through the key Kc and the diode D 3 is applied to the series circuit formed by the inductor Li and the capacitance of the piezoelectric actuator P]. As a result, the inductor current increases according to a law close to sinusoidal, and the voltage on the piezoelectric actuator Pi increases according to a law close to cosine.
Когда ток в дросселе Li достигнет максимального значения, от устройства управления ключами полумостов“Control” на все ключи Кц - К3 1 подаются сигналы «закрыто» (электронные ключи размыкают). Напряжение на пьезоактюаторе Pi при этом достигает величины, несколько меньшей удвоенною напряжения источника питания. When the current in the Li inductor reaches its maximum value, from the key control device of the half-bridge “Control” to all the keys Kc - K3 1 the signals are “closed” (electronic keys open). The voltage on the piezo actuator Pi in this case reaches a value slightly less than twice the voltage of the power source.
Таким образом, устройство питания в первом и в третьем вариантах осуществления обеспечивает заряд пьезоэлектрического исполнительного элемента Р]. В течение всего времени формирования переднего фронта импульса напряжения. Р] остаётся заряженным до того момента, пока не начнётся задний фронт импульса. Thus, the power device in the first and third embodiments provides the charge of the piezoelectric actuator P]. During the entire formation of the leading edge of the voltage pulse. P] remains charged until the trailing edge of the pulse begins.
Вследствие этого задний распорный пьезоэлектрический ползун 2 переходит в распертое состояние. Ходовой пьезоактюатор 3 при этом зажат между двумя пьезоэлектрическими ползунами 2, 4, находящими в распертом состоянии. As a result of this, the rear pressure piezoelectric slider 2 goes into the open state. The running piezo actuator 3 is sandwiched between two piezoelectric sliders 2, 4, which are in the open state.
2. Во второй фазе шага снимается электрический потенциал с пьезоактюатора Рз путем подачи управляющих сигналов от устройства управления“Control” устройства питания на схему модуля 3 устройства питания согласно первому или третьему варианту осуществления (фиг. 1 или фиг. 3). При этом передний распорный пьезоэлектрический ползун 4 (фиг.5) переходит в свободное состояние, то есть его пьезоактюатор 7 перестает давить на корпус 1 изнутри, или же оказывает минимальное давление. Зазор в этом случае между корпусом и ползуном 4 отсутствует. 2. In the second phase of the step, the electric potential is removed from the piezoelectric actuator Pz by supplying control signals from the control device “Control” of the power device to the circuit of the power device module 3 according to the first or third embodiment (Fig. 1 or Fig. 3). In this case, the front pressure piezoelectric slider 4 (Fig. 5) goes into a free state, that is, its piezoelectric actuator 7 ceases to press on the housing 1 from the inside, or exerts minimal pressure. In this case, there is no gap between the housing and the slider 4.
Снятие электрического потенциала осуществляется следующим образом. От устройства управления“Control” сигналы «открыто» подаются на ключи К33 и К23 модуля 3 устройства питания согласно первому варианту осуществления (фиг.1). На ключи К13 и К43 при этом поступают сигналы «закрыто». Начинается первый промежуток времени формирования заднего фронта импульса напряжения. В результате заряженный пьезоактюатор Рз через ключи К33 и К23 оказывается замкнутым на дроссель L3, образуя последовательный колебательный контур. В результате ток дросселя нарастает по закону, близкому к синусоидальному, а напряжение на пьезоактюаторе Рз уменьшается по закону, близкому к косинусоидальному. В момент времени, когда напряжение на пьезоактюаторе становится равным нулю, начинается второй промежуток формирования заднего фронта импульса напряжения. От устройства управления ключами полумостов “Control” на ключи K23 и К33 поступают сигналы «закрыто» (ключи находятся в разомкнутом состоянии). С этого момента открываются диоды D и D43 и начинается второй период - возврат энергии от дросселя L3 к накопительному конденсатору С1. После этого пьезоакттоатор Рз остаётся разряженным до того момента, пока вновь не начнётся очередной импульс. The removal of electric potential is as follows. From the control device “Control”, the signals are “openly” supplied to the keys K33 and K23 of the module 3 of the power device according to the first embodiment (Fig. 1). The keys K13 and K43 receive signals "closed". The first period of time for the formation of the trailing edge of the voltage pulse begins. As a result, the charged piezoelectric actuator P3 through the keys K33 and K23 turns out to be closed to the inductor L3, forming a sequential oscillatory circuit. As a result, the inductor current rises according to a law close to sinusoidal, and the voltage at the piezoelectric actuator Pz decreases according to a law close to cosine. At the point in time when the voltage on the piezoelectric actuator becomes equal to zero, the second period of the formation of the trailing edge of the voltage pulse begins. From the key control device of the “Control” half-bridges to the keys K 23 and K 33 receive signals "closed" (the keys are in the open state). From this moment, the diodes D and D 43 open and the second period begins - the return of energy from the inductor L 3 to the storage capacitor C1. After this, the piezoelectric actuator Pz remains discharged until the momentum begins again.
В третьем варианте осуществления устройства питания (фиг. 3) в первом промежутке времени формирования заднего фронта импульса напряжения сигналы «открыто» от устройства управления ключами полумостов“Control” подаются на ключи К33 и К23 (ключи замыкают). На ключ Кп при этом поступает сигнал «закрыто» (ключ размыкают). В результате ключи К33 и К23 открываются, и заряженный пьезоактюатор Рз оказывается замкнутым на накопительный дроссель L3. В результате ток дросселя нарастает по закону, близкому к синусоидальному, а напряжение на пьезоактюаторе Рз уменьшается по закону, близкому к косинусоидальному. In the third embodiment of the power device (Fig. 3), in the first time interval for the formation of the trailing edge of the voltage pulse, the signals are “open” from the key control device of the Control half-bridge keys to the keys K 33 and K 23 (the keys are closed). At the same time, the key Kp receives the signal “closed” (the key is opened). As a result, the keys K 33 and K 23 are opened, and the charged piezoelectric actuator Pz is closed to the storage choke L 3 . As a result, the inductor current rises according to a law close to sinusoidal, and the voltage on the piezoelectric actuator Pz decreases according to a law close to cosine.
В момент времени, когда напряжение на пьезоактюаторе Рз становится равным нулю, начинается второй промежуток времени формирования заднего фронта. От устройства управления ключами полумостов“Control” на ключи К23 и К33 поступают сигналы «закрыто» (ключи размыкают). С этого момента открываются диоды D13 и D43, и начинается возврат энергии от дросселя L3 к конденсатору С1 блока питания. At the point in time when the voltage at the piezoelectric actuator Pz becomes equal to zero, the second period of time for the formation of the trailing edge begins. From the key control device of the half-bridges “Control” to the keys K 23 and K 33 the signals “closed” are received (the keys are opened). From this moment, the diodes D 13 and D 43 open, and energy returns from the inductor L 3 to the capacitor C1 of the power supply.
После этого пьезоактюатор Рз остаётся разряженным до того момента, пока вновь не начнётся очередной импульс. After this, the piezoelectric actuator P3 remains discharged until the momentum begins again.
3. В третьей фазе шага электрический потенциал поступает через модуль 2 устройства питания, выполненного согласно первому (фиг.1) или третьему (фиг.З) альтернативному варианту осуществления, по электрическому проводу 10 на ходовой пьезоактюатор 3 (фиг. 5). 3. In the third phase of the step, the electric potential enters through the module 2 of the power device, made according to the first (Fig. 1) or third (Fig. 3) alternative embodiment, through the electric wire 10 to the piezo actuator 3 (Fig. 5).
Схема модуля 2 устройства питания пьезоэлектрического двигателя согласно первому (фиг. 1) или третьему варианту (фиг.З) осуществления обеспечивает заряд пьезоэлектрического исполнительного элемента Р2 в течение времени формирования переднего фронта импульса напряжения путем подачи последовательности управляющих сигналов на управляющие контакты электронных ключей модуля 2 определенным образом по аналогии с описанным выше. Пьезоактюатор Рг остаётся заряженным до того момента, пока не начнётся задний фронт импульса. В результате этого ходовой пьезоактюатор 3 (фиг.5) увеличивает свою длину. Соединенный с ним передний распорный пьезоэлектрический ползун 4 перемещается вперёд на небольшое расстояние, увеличивая длину бегуна. Соответственно, передний распорный пьезоэлектрический ползун 4 выталкивает из корпуса 1 шток нагрузки 5 на небольшое расстояние. The circuit of the module 2 of the power supply device of the piezoelectric engine according to the first (Fig. 1) or third variant (Fig. 3) implementation provides a charge to the piezoelectric actuator P 2 during the formation of the leading edge of the voltage pulse by supplying a sequence of control signals to the control contacts of the electronic keys of module 2 in a certain way by analogy with the above. The piezoelectric actuator Pr remains charged until the trailing edge of the pulse begins. As a result of this, the piezoelectric actuator 3 (FIG. 5) increases its length. The front piezoelectric slider 4 connected to it moves forward a small distance, increasing the length of the runner. Accordingly, the front pressure piezoelectric slider 4 pushes the load rod 5 out of the housing 1 over a short distance.
4. В четвёртой фазе шага электрический потенциал через модуль 3 устройства питания, выполненного согласно первому или третьему альтернативному варианту осуществления, по электрическому проводу 11 поступает на передний пьезоактюатор 7 (фиг. 5). 4. In the fourth phase of the step, the electric potential through the module 3 of the power device, made according to the first or third alternative embodiment, is supplied through the electric wire 11 to the front piezo actuator 7 (Fig. 5).
Схема модуля 3 устройства питания пьезоэлектрического двигателя согласно первому или третьему варианту осуществления обеспечивает заряд пьезоэлектрического исполнительного элемента Рз (фиг.1, 3) в течение времени нарастания переднего фронта очередного импульса напряжения путем подачи последовательности управляющих сигналов на управляющие контакты электронных ключей модуля 3 определенным образом по аналогии с описанным выше. Пьезоактюатор Рз остаётся заряженным до того момента, пока не начнётся задний фронт импульса. The circuit of module 3 of the power supply device of the piezoelectric engine according to the first or third embodiment provides charging the piezoelectric actuator Pz (Figs. 1, 3) during the rise time of the leading edge of the next voltage pulse by supplying a sequence of control signals to the control contacts of the electronic keys of module 3 in a certain way analogies to the one described above. Pezoaktyua t op Ps remains charged until the start until the trailing edge.
Вследствие этого передний распорный пьезоэлектрический ползун 4 (фиг.5) переходит в распертое состояние. As a result of this, the front pressure piezoelectric slider 4 (FIG. 5) goes into the open state.
5. В пятой фазе шага снимается электрический потенциал с пьезоактюатора Pi путем подачи управляющих сигналов от устройства управления“Control” устройства питания на управляющие контакты электронных ключей модуля 1 устройства питания согласно первому или третьему варианту осуществления (фиг. 1 или фиг. 3) по аналогии с описанным выше. Схема модуля 1 обеспечивает разряд пьезоэлектрического исполнительного элемента Pi в течение времени формирования заднего фронта импульса напряжения. Пьезоактюатор Pi остаётся разряженным до того момента, пока вновь не начнётся очередной импульс. 5. In the fifth phase of the step, the electric potential is removed from the piezo actuator Pi by supplying control signals from the control device “Control” of the power device to the control contacts of the electronic keys of the power device module 1 according to the first or third embodiment (Fig. 1 or Fig. 3) by analogy with the above. The circuit of module 1 provides a discharge of the piezoelectric actuator Pi during the formation of the trailing edge of the voltage pulse. The Pi piezo actuator remains discharged until the next impulse starts again.
При этом задний распорный пьезоэлектрический ползун 2 (фиг.5) переходит в свободное состояние, то есть перестает давить на корпус 1 изнутри, или же оказывает минимальное давление. Зазор в этом случае между корпусом и ползуном 2 отсутствует. 6. В шестой фазе шага снимается электрический потенциал с пьезоактюатора Рг посредством подачи управляющих сигналов на управляющие контакты электронных ключей модуля 2 устройства питания в первом (фиг. 1) или третьем (фиг. 3) варианте осуществления определенным образом по аналогии с описанным выше. Схема модуля 2 устройства питания пьезоэлектрического двигателя обеспечивает разряд пьезоэлектрического исполнительного элемента Рг в течение времени формирования заднего фронта импульса напряжения. Рг остаётся разряженным до того момента, пока не начнётся очередной импульс. In this case, the back pressure piezoelectric slider 2 (Fig. 5) goes into a free state, that is, it ceases to press on the housing 1 from the inside, or exerts minimal pressure. In this case, there is no gap between the housing and the slider 2. 6. In the sixth phase of the step, the electric potential is removed from the piezoelectric actuator Pr by supplying control signals to the control contacts of the electronic keys of the power supply module 2 in the first (Fig. 1) or third (Fig. 3) embodiment in a certain way by analogy with the above. The circuit of module 2 of the piezoelectric motor power supply device provides discharge of the piezoelectric actuating element Pr during the formation of the trailing edge of the voltage pulse. Rg remains discharged until the momentum begins.
Ходовой пьезоактюатор 3 (фиг. 5) переходит в свободное состояние, то есть уменьшает свою длину. При этом задний распорный пьезоэлектрический ползун 2 перемещается на небольшое расстояние в сторону штока нагрузки 5. Running piezo actuator 3 (Fig. 5) goes into a free state, that is, reduces its length. In this case, the rear pressure piezoelectric slider 2 moves a small distance towards the load rod 5.
Подобное чередование фаз в течение одного шага работы пьезоэлектрического двигателя повторяется многократно до тех пор, пока бегун не достигнет крайнего переднего положения. Момент достижения крайнего переднего положения определяют по кривой изменения электрического тока в проводе 10. Также этот момент может быть определён по датчику обратной связи, указывающего на достижение бегуном крайнего переднего положения. Движение при втягивании штока нагрузки 5 в корпус 1 (движение назад) происходит аналогичным образом: фазы шага заднего ползуна осуществляет передний ползун, и наоборот. Such a phase rotation during one step of the operation of the piezoelectric motor is repeated many times until the runner reaches the extreme forward position. The moment of reaching the extreme forward position is determined by the curve of the electric current in the wire 10. Also, this moment can be determined by the feedback sensor, indicating that the runner has reached the extreme forward position. The movement when the load rod 5 is pulled into the housing 1 (backward movement) occurs in a similar way: the phase of the step of the rear slider is carried out by the front slider, and vice versa.
В случае, если устройство питания шагового пьезоэлектрического двигателя исполняется согласно второму или четвертому альтернативному варианту осуществления, то при работе линейного шагового двигателя (фиг. 5) обеспечивается постоянный контакт между ходовым пьезоактюатором 3 и передним распорным ползуном 4, между ходовым пьезоактюатором 3 и задним распорным ползуном 2. Это достигается конфигурацией электронной схемы модуля 2, питание от которой осуществляется следующим образом: If the power supply device of the stepper piezoelectric motor is executed according to the second or fourth alternative embodiment, then when the linear stepper motor (Fig. 5) is in operation, constant contact is maintained between the travel piezo actuator 3 and the front expansion slider 4, between the travel piezo actuator 3 and the rear expansion slider 2. This is achieved by the configuration of the electronic circuit of module 2, the power of which is carried out as follows:
Когда в нужную фазу шага электрический потенциал от модуля 2 устройства питания согласно второму или четвертому альтернативному варианту осуществления поступает на ходовой пьезоактюатор 3, в результате чего ходовой пьезоактюатор 3 увеличивает свою длину, исполнительный пьезоэлектрический элемент Рг (фиг. 2, 4) заряжается в течение времени нарастания переднего фронта импульса напряжения. При этом в первом промежутке времени формирования переднего фронта импульса напряжения на пьезоактюаторе Р2 сигналы «открыто» от устройства управления ключами полумостов“Control” во втором варианте (фиг.2) осуществления устройства подаются на ключи К12 и К42. На ключи К22, К32 и К52 при этом поступают сигналы «закрыто». Напряжение источника питания постоянного напряжения DC через ключи К12 и К42 прикладывается к накопительному дросселю L2. Ток протекает от источника питания постоянного напряжения DC через ключ К12, дроссель L2 и ключ К42. Энергия от источника питания DC передаётся накопительному дросселю L2. Во втором промежутке времени формирования переднего фронта импульса напряжения от устройства управления ключами полумостов“Control” на все ключи К12 - К52 подаются сигналы «закрыто» (все электронные ключи разомкнуты). В результате электрическая энергия, накопленная в дросселе L2, вызывает протекание электрического тока через диоды D32 и D22, заряжающего пьезоакпоатор Рг до максимального напряжения, определяемого условием баланса энергий. When, at the desired phase of the step, the electric potential from the power supply unit 2 according to the second or fourth alternative embodiment is supplied to the traveling piezo actuator 3, as a result of which the traveling piezo actuator 3 increases its length, the executive piezoelectric element Pr (Fig. 2, 4) is charged over time rise of the leading edge of the voltage pulse. At the same time, in the first period of formation of the leading edge of the voltage pulse at the piezoelectric actuator P 2, the signals are “open” from the key control device of the “Half” half-bridges in the second embodiment (FIG. 2) of the device, they are sent to the keys K 12 and K 42 . The keys K 22 , K 32 and K 52 receive signals "closed". The voltage of the DC voltage power source through the keys K 12 and K 42 is applied to the storage choke L 2 . Current flows from a DC voltage power source DC through key K 12 , inductor L 2 and key K 42 . The energy from the DC power supply is transferred to the storage choke L 2 . In the second period of the formation of the leading edge of the voltage pulse from the key control device of the half-bridge keys “Control”, all the keys K 12 - K 52 receive signals “closed” (all electronic keys are open). As a result, the electric energy accumulated in the inductor L 2 causes the electric current to flow through the diodes D 32 and D 22 , charging the piezoelectric activator Pr to the maximum voltage determined by the energy balance condition.
В четвертом варианте осуществления устройства питания (фиг.4) в первом промежутке времени формирования переднего фронта импульса напряжения на пьезоактюаторе Р2 от устройства управления“Control” на ключ К12 подаётся сигнал «открыто» (ключ находится в замкнутом состоянии). На ключи К22, К32 и К52 при этом поступают сигналы «закрыто» (ключи размыкают). В результате ключ К12 открывается, и напряжение питания источника DC через ключ К12 и диод D 2 прикладывается к последовательному контуру, образованному дросселем L2 и ёмкостью пьёзоактюатора Р2. В результате напряжение на пьезоактюаторе Р2 нарастает. In the fourth embodiment of the power supply device (Fig. 4), in the first time interval for the formation of the leading edge of the voltage pulse at the piezoelectric actuator P 2 from the control device “Control”, a signal “open” is sent to key K 12 (the key is in the closed state). At the same time, the keys K 22 , K 32 and K 52 receive signals "closed" (the keys open). As a result, the key K 12 is opened, and the supply voltage of the DC source through the key K 12 and the diode D 2 is applied to the series circuit formed by the inductor L 2 and the capacitance of the piezo actuator P 2 . As a result, the voltage at the piezoelectric actuator P 2 rises.
Когда ток в дросселе L2 достигнет максимального значения, от устройства управления ключами полумостов“Control” на все ключи К 12 - К52 подаются сигналы «закрыто» (электронные ключи размыкают). В результате электрическая энергия, накопленная в дросселе L2 вызывает протекание электрического тока через диоды D32 и D22, заряжающего пьезоакпоатор Рг до максимального напряжения во втором промежутке времени формирования переднего фронта импульса на пьезоактюаторе Рг. When the current in the inductor L 2 reaches its maximum value, from the key control device of the half-bridge “Control” to all the keys K 12 - K 52 the signals “closed” are given (electronic keys open). As a result, the electric energy accumulated in the inductor L 2 causes the electric current to flow through the diodes D 32 and D 22 , charging the piezoelectric activator Pr to the maximum voltage in the second period of time of formation of the leading edge of the pulse on the piezoelectric actuator Pr.
При этом соединенный с ходовым пьезоактюаторм 3 (фиг.5) передний распорный пьезоэлектрический ползун 4 перемещается на небольшое расстояние. В соответствующей фазе шага, когда снимают электрический потенциал от пьезоактюатора Рг через электрическую схему от модуля 2 устройства питания согласно второму или четвертому альтернативному варианту, ходовой пьезоактюатор 3 (фиг.5) переходит в свободное состояние. At the same time, connected to the running piezoelectric actuator 3 (Fig. 5), the front pressure piezoelectric slider 4 moves a small distance. In the corresponding phase of the step, when the electric potential is removed from the piezoelectric actuator Pr through the electric circuit from the module 2 of the power device according to the second or fourth alternative embodiment, the traveling piezoelectric actuator 3 (Fig. 5) goes into a free state.
Согласно второму варианту осуществления (фиг.2) устройства питания от устройства управления“Control” сигналы «открыто» подаются на ключи К32 и К52 модуля 2. На ключи К 2, К22 и К42 при этом поступают сигналы «закрыто». Начинается первый промежуток времени формирования заднего фронта импульса напряжения. В результате заряженный пьезоактюатор Рг через ключи К32 и К52 оказывается замкнутым на дроссель L22, индуктивность которого больше индуктивности дросселя
Figure imgf000020_0001
В результате ток дросселя нарастает по закону, близкому к синусоидальному, а напряжение на пьезоактюаторе Рг уменьшается по закону, близкому к косинусоидальному.
According to the second embodiment (Fig. 2) of the power supply from the “Control” control device, the signals are “openly” supplied to the keys K 32 and K 52 of the module 2. At the same time, the signals “closed” are received to the keys K 2 , K 22 and K 42 . The first period of time for the formation of the trailing edge of the voltage pulse begins. As a result, the charged piezoelectric actuator Pr through the keys K 32 and K 52 turns out to be closed to the inductor L 22 , the inductance of which is greater than the inductance of the inductor
Figure imgf000020_0001
As a result, the inductor current rises according to a law close to sinusoidal, and the voltage on the piezoelectric actuator Pr decreases according to a law close to cosine.
Время уменьшения напряжения на ходовом пьезоактюаторе 3 (фиг.5) двигателя существенно превышает время нарастания импульса на этом пьезоактюаторе. Благодаря этому обеспечивается улучшенный контакт между ходовым пьезоактюатором 3 и распорными ползунами 2, 4. The voltage reduction time on the running piezoactuator 3 (Fig. 5) of the engine significantly exceeds the rise time of the pulse on this piezoelectric actuator. This provides improved contact between the running piezo actuator 3 and the spacer sliders 2, 4.
В момент времени, когда напряжение на пьезоактюаторе становится равным нулю, от устройства управления ключами полумостов“Control” на ключи К32 и К52 (фиг.2) поступают сигналы «закрыто» (ключи находятся в разомкнутом состоянии). С этого момента открываются диоды D52 и D42 и начинается фаза возврата энергии от дросселя L22 к накопительному конденсатору С1 в течение второго промежутка времени формирования заднего фронта импульса напряжения. После этого пьезоактюатор Р2 остаётся разряженным до того момента, пока вновь не начнётся очередной импульс. At the time when the voltage on the piezoelectric actuator becomes equal to zero, from the key control device of the half-bridge “Control” to the keys K 32 and K 52 (figure 2) the signals are “closed” (the keys are in the open state). From this moment, the diodes D52 and D42 open and the phase of energy return from the inductor L22 to the storage capacitor C1 begins during the second period of time for the formation of the trailing edge of the voltage pulse. After this, the piezoelectric actuator P 2 remains discharged until the moment when the next impulse begins again.
В четвертом варианте осуществления устройства питания (фиг. 4) в течение первого промежутка времени формирования заднего фронта импульса напряжения на пьезоактюаторе Рг сигналы «открыто» от устройства управления ключами полумостов “Control” подаются на ключи К32 и К52 (ключи замыкают). На ключи Кп и К22 при этом поступает сигнал «закрыто» (ключи размыкают). В результате ключи К32 и К52 открываются, и заряженный пьезоактюатор Рг оказывается замкнутым на накопительный дроссель L22, индуктивность которого больше индуктивности дросселя L2. При этом ток дросселя нарастает по закону, близкому к синусоидальному, а напряжение на пьезоактюаторе Рг уменьшается по закону, близкому к косинусоидальному. Время уменьшения напряжения на ходовом пьезоактюаторе 3 (фиг.5) двигателя существенно превышает время нарастания импульса на этом пьезоактюаторе. Благодаря этому обеспечивается улучшенный контакт между ходовым пьезоактюатором 3 и распорными ползунами 2, 4. In the fourth embodiment, the power device (Fig. 4) during the first period of formation of the trailing edge of the voltage pulse on the piezoelectric actuator Pr, the signals are “open” from the key control device of the “Half” half-bridge keys to the keys K 32 and K 52 (the keys are closed). At the same time, the keys Kp and K 22 receive a “closed” signal (the keys open). As a result, the keys K 32 and K 52 are opened, and the charged piezoelectric actuator Pr turns out to be closed to the storage inductor L 22 , the inductance of which is greater than the inductance of the inductor L 2 . In this case, the inductor current increases according to a law close to sinusoidal, and the voltage on the piezoelectric actuator Pr decreases according to a law close to cosine. The voltage reduction time on the running piezoactuator 3 (Fig. 5) of the engine significantly exceeds the rise time of the pulse on this piezoelectric actuator. This provides improved contact between the running piezo actuator 3 and the spacer sliders 2, 4.
В момент времени, когда напряжение на пьезоактюаторе Рг (фиг.4) становится равным нулю, от устройства управления ключами полумостов“Control” на ключи К32 и К52 поступают сигналы «закрыто» (ключи размыкают). С этого момента открываются диоды D52 и D42, и начинается фаза возврата энергии от дросселя L22 к конденсатору С1 блока питания в течение второго промежутка времени формирования заднего фронта импульса. После этого в данной фазе пьезоактюатор Рг остаётся разряженным до того момента, пока вновь не начнётся очередной импульс. At the time when the voltage at the piezoelectric actuator Pr (Fig. 4) becomes equal to zero, the signals “closed” are received from the key control device of the half-bridge “Control” to the keys K 32 and K 52 (the keys are opened). From this moment, the diodes D 52 and D 42 open, and the phase of energy return from the inductor L 22 to the capacitor C1 of the power supply unit begins during the second period of time for the formation of the trailing edge of the pulse. After this, in this phase, the piezoelectric actuator Pr remains discharged until the momentum begins again.
Ходовой пьезоактюатор 3 (фиг.5) переходит в свободное состояние, то есть, уменьшает свою длину. Вследствие удлинённого во времени процесса уменьшения электрического потенциала на ходовом пьезоактюаторе 3 уменьшение его длины происходит не быстро. Имеющий большую механическую инерцию задний распорный пьезоэлектрический ползун 2 движется в сторону переднего распорного пьезоэлектрического ползуна 4 без образования зазора в области контакта с ходовым пьезоактюатором 3 или с уменьшенным зазором в этой области. Благодаря этому обеспечивается улучшенный контакт между ходовым пьезоактюатором 3 и распорными ползунами 2, 4. The running piezo actuator 3 (FIG. 5) goes into a free state, that is, reduces its length. Due to the elongated process of decreasing the electric potential on the running piezoactuator 3, the decrease in its length does not occur quickly. Having a large mechanical inertia, the rear piezoelectric slider 2 moves towards the front spacer piezoelectric slider 4 without creating a gap in the contact area with the traveling piezoelectric actuator 3 or with a reduced gap in this region. This provides improved contact between the running piezo actuator 3 and the spacer sliders 2, 4.
Следует четко понимать, что вышеприведенное описание предназначено для иллюстрации настоящего изобретения, а не для ограничения объема его охраны. Объем охраны должен определяться с учетом лишь формулы изобретения, наряду с полным объемом эквивалентов, на которые эта формула изобретения дает право. It should be clearly understood that the above description is intended to illustrate the present invention, and not to limit the scope of its protection. The scope of protection should be determined taking into account only the claims, along with the full scope of equivalents to which this claims gives the right.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Устройство питания шагового пьезоэлектрического двигателя, содержащее 1. Power device stepper piezoelectric motor containing
- n (n= 1,2,3) параллельно соединенных модулей, подключенных своими выходными выводами к соединенным параллельно источнику питания постоянного напряжения DC и накопительному конденсатору С1, - n (n = 1,2,3) parallel-connected modules connected by their output terminals to a parallel-connected DC power supply DC and a storage capacitor C1,
причем каждый из модулей содержит: wherein each of the modules contains:
пьезоактюатор Р„ piezo actuator P „
первый полумост, образованный последовательно соединенными управляемым первым электронным ключом Ki„ и управляемым вторым электронным ключом К2П, причем вход первого электронного ключа Ki„ подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, выход второго электронного ключа Кгп подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC, а выход первого ключа Ki„ является средней точкой первого полумоста, второй полумост, образованный последовательно соединенными управляемым третьим управляемым электронным ключом Кз„ и управляемым четвертым электронным ключом I n, причем вход третьего электронного ключа Кз„ подключен к положительному контакту пьезоактюатора Р„, выход четвертого ключа К*,, подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC и к отрицательному контакту пьезоактюатора Р„, причем выход третьего ключа К3п является средней точкой второго полумоста, дроссель Ln, первый вывод которого соединен со средней точкой первого полумоста, а второй вывод дросселя Ln соединен со средней точкой второго полумоста, диоды Din- D4n, параллельно подключенные к ключам Ki„ - K*h таким образом, что катод диода соединен со входом ключа, а анод диода соединен с выходом ключа, the first half-bridge, formed by series-connected controlled first electronic key Ki „and controlled by second electronic key K2 П , and the input of the first electronic key Ki„ connected to the positive terminal of the DC power supply DC, the output of the second electronic key Kr n connected to the negative terminal of the constant power source voltage DC, and the output of the first key Ki "is the midpoint of the first half-bridge, the second half-bridge is formed by series-connected controlled third managed electronic key Kz and controlled by the fourth electronic key I n, and the input of the third electronic key Kz" is connected to the positive terminal of the piezoelectric actuator P " , the output of the fourth switch K * ,, is connected to the negative terminal of the DC voltage power source DC and to the negative terminal of the piezo actuator Р „, and the output of the third switch K 3п is the midpoint of the second half-bridge, the inductor L n , the first terminal of which is connected to the middle point of the first half-bridge, and the second output of the inductor L n is connected to the midpoint of the second half-bridge, diodes Din-D4 n , connected in parallel to the keys Ki „- K * h so that the cathode of the diode is connected to the input of the key, and the anode of the diode is connected to key output
- устройство управления ключами Kjn - К4„ модулей. - key management device Kj n - K4 „modules.
2. Устройство питания шагового пьезоэлектрического двигателя, содержащее 2. The power device stepper piezoelectric motor containing
- п (п=1 ,2,3) параллельно соединенных модулей, подключенных своими выходными выводами к соединенным параллельно источнику питания постоянного напряжения DC и накопительному конденсатору С1, - n (n = 1, 2,3) of parallel-connected modules connected by their output terminals to a parallel-connected DC power supply DC and a storage capacitor C1,
причем каждый из модулей содержит: wherein each of the modules contains:
пьезоактюатор Рп первый полумост, образованный последовательно соединенными управляемым первым электронным ключом Ki„ и управляемым вторым электронным ключом Кгп, причем вход первого электронного ключа Kih подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, выход второго электронного ключа Кзп подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC, а выход первого ключа К]П является средней точкой первого полумоста, второй полумост, образованный последовательно соединенными управляемым третьим управляемым электронным ключом Кзп и управляемым четвертым электронным ключом I n, причем вход третьего электронного ключа Кзп подключен к положительному контакту пьезоактюатора Р„, выход четвертого ключа I n подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC и к отрицательному контакту пьезоактюатора Р„, причем выход третьего ключа К3п является средней точкой второго полумоста, дроссель L„, первый вывод которого соединен со средней точкой первого полумоста, а второй вывод дросселя Ln соединен со средней точкой второго полумоста, диоды Din- D4n, параллельно подключенные к ключам Kin - Кдп таким образом, что катод диода соединен со входом ключа, а анод диода соединен с выходом ключа, а средний модуль дополнительно включает piezo actuator R p the first half-bridge formed by serially connected controlled by the first electronic key Ki „and controlled by the second electronic key Kg p , and the input of the first electronic key Ki h connected to the positive terminal of the DC power supply DC, the output of the second electronic key Kz n connected to the negative terminal of the constant power source voltage DC, and the output of the first key K] P is the midpoint of the first half-bridge, the second half-bridge is formed by series-connected controlled third managed electronic key Kz p and controlled by the fourth electronic key I n, and the input of the third electronic key Kz p is connected to the positive terminal of the piezoelectric actuator P “, The output of the fourth switch I n is connected to the negative terminal of the DC voltage power source DC and to the negative terminal of the piezo actuator Р„, and the output of the third switch K 3п is the midpoint of the second half-bridge, the inductor L „, the first terminal of which is connected to the medium point of the first half-bridge, and the second output of the inductor L n is connected to the midpoint of the second half-bridge, diodes Di n - D 4n , parallel connected to the keys Ki n - Cd p so that the cathode of the diode is connected to the input of the key, and the anode of the diode is connected to key output, and the middle module additionally includes
подключенный параллельно к первому полумосту третий полумост, образованный последовательно соединенными диодом D52 и управляемым пятым ключом К52, причем катод диода D52 подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, анод диода D52 соединен с входом пятого электронного ключа D52 и является средней точкой третьего полумоста, выход пятого электронного ключа D52 подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC, и дроссель L22, первый вывод которого соединен со средней точкой третьего полумоста, а второй вывод дросселя L22 соединен со средней точкой второго полумоста, индуктивность дросселя L22, больше индуктивности дросселя L2, connected in parallel to the first half-bridge, the third half-bridge, formed in series by a diode D 52 and controlled by the fifth key K 52 , the cathode of the diode D 52 connected to the positive terminal of the DC voltage power supply, the anode of the diode D 52 connected to the input of the fifth electronic switch D 52 and is the midpoint of the third half bridge, the output of the fifth electronic switch D 52 is connected to the negative terminal of the DC voltage power supply DC, and the inductor L 22 , the first output of which is connected to the midpoint of the third half bridge, and the second terminal of the inductor L 22 is connected to the midpoint of the second half bridge, inductance throttle L 22 , greater than the inductance of the throttle L 2 ,
- устройство управления ключами Kin - Ksn модулей. - Key management device Ki n - Ks n modules.
3. Устройство питания шагового пьезоэлектрического двигателя, содержащее 3. The power device stepper piezoelectric motor containing
- п (п== 1,2,3) параллельно соединенных модулей, подключенных своими выходными выводами к соединенным параллельно источнику питания постоянного напряжения DC и накопительному конденсатору С1, причем каждый из модулей содержит: - n (n == 1,2,3) parallel-connected modules connected by their output terminals to a parallel-connected DC power supply DC and a storage capacitor C1, wherein each of the modules contains:
пьезоактюатор Р„, piezo actuator P „,
первый полумост, образованный последовательно соединенными управляемым первым электронным ключом Ki„ и управляемым вторым электронным ключом Кгп, причем вход первого электронного ключа Ki„ подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, выход второго электронного ключа Кгп подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC, а выход первого ключа Ki„ является средней точкой первого полумоста, второй полумост, образованный последовательно соединенными управляемым третьим ключом Кз„ и диодом D4n, причем вход третьего электронного ключа Кз„ подключен к положительному контакту пьезоактюатора Рп, а выход третьего электронного ключа Кз„ соединен с катодом диода D^ и является средней точкой второго полумоста, анод диода Din подключен к отрицательному контакту пьезоактюатора Р„ и к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC, дроссель L„, первый вывод которого соединен со средней точкой первого полумоста, а второй вывод дроссел Ln соединен со средней точкой второго полумоста, диоды Din- D3n, подключенные параллельно первому Kih, второму Кгп и третьему Кзп электронным ключам таким образом, что катод диода соединен со входом ключа, а анод диода соединен с выходом ключа, the first half-bridge formed by a serially connected controlled first electronic key Ki „and controlled by a second electronic key Kg p , and the input of the first electronic key Ki„ connected to the positive terminal of the DC power supply DC, the output of the second electronic key Kg n connected to the negative terminal of the constant power source DC voltage, and the output of the first switch Ki „is the midpoint of the first half bridge, the second half bridge formed by the connected third key Kz„ and the diode D4 n connected in series, the input of the third electronic switch Kz „connected to the positive terminal of the piezoelectric actuator R p , and the output of the third electronic of the key КЗ „is connected to the cathode of the diode D ^ and is the midpoint of the second half-bridge, the anode of the diode Di n is connected to the negative terminal of the piezoelectric actuator Р„ and to the negative terminal of the DC voltage power supply, a choke L „, the first terminal of which is connected to the middle point of the first half-bridge , and the second output of the drossel L n is connected to the midpoint of the second half-bridge, Din-D3 n diodes are connected in parallel to the first Ki h , the second Kg p and the third Kz p electronic keys in such a way that the diode cathode is connected to the key input and the diode anode is connected to the output key
- устройство управления ключами Ki„ - Кз„ модулей. - Key management device Ki „- KZ„ modules.
4. Устройство питания шагового пьезоэлектрического двигателя, содержащее 4. The power device stepper piezoelectric motor containing
- п (п= 1,2,3) параллельно соединенных модулей, подключенных своими выходными выводами к соединенным параллельно источнику питания постоянного напряжения DC и накопительному конденсатору С1, - n (n = 1, 2, 3) parallel-connected modules connected by their output terminals to a parallel-connected DC power supply DC and a storage capacitor C1,
причем каждый из модулей содержит: wherein each of the modules contains:
пьезоактюатор Рп, piezo actuator R p
первый полумост, образованный последовательно соединенными управляемым первым электронным ключом К]П и управляемым вторым электронным ключом К2П, причем вход первого электронного ключа К]П подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, выход второго электронного ключа Кгп подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC, а выход первого ключа Kih является средней точкой первого полумоста, второй полумост, образованный последовательно соединенными управляемым третьим ключом Кз„ и диодом D4n, причем вход третьего электронного ключа Кзп подключен к положительному контакту пьезоактюатора Pn, а выход третьего электронного ключа К3п соединен с катодом диода D4n и является средней точкой второго полумоста, анод диода D4n подключен к отрицательному контакту пьезоактюатора Р„ и к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DG, дроссель L„, первый вывод которого соединен со средней точкой первого полумоста, а второй вывод дросселя Ln соединен со средней точкой второго полумоста, диоды Di„- D3n, подключенные параллельно первому Kih, второму Кгп и третьему К3п электронным ключам таким образом, что катод диода соединен со входом ключа, а анод диода соединен с выходом ключа, а средний модуль дополнительно включает the first half-bridge formed by series-connected controlled first electronic key K] P and controlled by the second electronic key K2 P , and the input of the first electronic key K] P connected to the positive terminal of the DC power supply DC, the output of the second electronic key Kg p connected to the negative terminal of the source DC voltage supply, and the output of the first key Ki h is the midpoint of the first half-bridge, the second half-bridge, formed by series-connected controlled third key КЗ „and diode D4 n , and the input of the third electronic key Кз п is connected to the positive terminal the piezoelectric actuator P n , and the output of the third electronic switch K 3p is connected to the cathode of the diode D 4n and is the midpoint of the second half bridge, the anode of the diode D 4n is connected to the negative terminal of the piezoelectric actuator P „and to the negative terminal of the DC power supply DG, inductor L„, the first the output of which is connected to the midpoint of the first half-bridge, and the second output of the inductor L n is connected to the midpoint of the second half-bridge, diodes Di „- D 3n , connected in parallel with the first Ki h , the second Kg p and the third K 3p electronic keys so that the cathode of the diode connected to the key input, and the anode of the diode connected to the key output, and the middle module further includes
подключенный параллельно к первому полумосту третий полумост, образованный последовательно соединенными диодом D52 и управляемым пятым ключом К52, причем катод диода D52 подключен к положительному выводу источника питания постоянного напряжения DC, анод диода D52 соединен с входом пятого электронного ключа D52 и является средней точкой третьего полумоста, выход пятого электронного ключа D52 подключен к отрицательному выводу источника питания постоянного напряжения DC, и дроссель L22, первый вывод которого соединен со средней точкой третьего полумоста, а второй вывод дросселя L22 соединен со средней точкой второго полумоста, индуктивность дросселя L22, больше индуктивности дросселя L2, connected in parallel to the first half-bridge, the third half-bridge, formed in series by a diode D 52 and controlled by the fifth key K 52 , the cathode of the diode D 52 connected to the positive terminal of the DC voltage power supply, the anode of the diode D 52 connected to the input of the fifth electronic switch D 52 and is the midpoint of the third half bridge, the output of the fifth electronic switch D 52 is connected to the negative terminal of the DC voltage power supply DC, and the inductor L 22 , the first output of which is connected to the midpoint of the third half bridge, and the second terminal of the inductor L 22 is connected to the midpoint of the second half bridge, inductance throttle L 22 , greater than the inductance of the throttle L 2 ,
- устройство управления ключами Ki„ - К3п, К52 модулей. - Key management device Ki „- K 3p , K 52 modules.
PCT/RU2019/000859 2018-12-04 2019-11-27 Device for powering a piezoelectric stepper motor (variant embodiments) WO2020117097A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142374A RU2698578C1 (en) 2018-12-04 2018-12-04 Power supply device of stepped piezoelectric engine (versions)
RU2018142374 2018-12-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2020117097A2 true WO2020117097A2 (en) 2020-06-11
WO2020117097A3 WO2020117097A3 (en) 2020-08-06

Family

ID=67851365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/000859 WO2020117097A2 (en) 2018-12-04 2019-11-27 Device for powering a piezoelectric stepper motor (variant embodiments)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2698578C1 (en)
WO (1) WO2020117097A2 (en)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2707804B2 (en) * 1990-06-18 1998-02-04 トヨタ自動車株式会社 Driving device for piezoelectric element
SU1737407A1 (en) * 1990-07-13 1992-05-30 Московский институт электронной техники Piezomotor control device
RU2025882C1 (en) * 1991-07-05 1994-12-30 Анатолий Александрович Ерофеев Device for control over piezoelectric motor
JP4183376B2 (en) * 2000-10-19 2008-11-19 株式会社日本自動車部品総合研究所 Piezo actuator driving circuit and fuel injection device
US7408290B2 (en) * 2005-02-28 2008-08-05 Sulphco, Inc. Power driving circuit for controlling a variable load ultrasonic transducer
DE102007014326A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Robert Bosch Gmbh Method and device for charging a capacitive element
JP4306769B2 (en) * 2007-06-22 2009-08-05 株式会社デンソー Piezo actuator drive unit
JP4434248B2 (en) * 2007-08-22 2010-03-17 株式会社デンソー Piezo actuator drive unit
DE102016208375B3 (en) * 2016-05-17 2017-10-12 Continental Automotive Gmbh Device for charging and discharging a capacitive load
RU2667476C2 (en) * 2016-12-05 2018-09-20 Общество с Ограниченной Ответственностью "РЭНК" ООО "РЭНК" Stepper piezoelectric motor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2698578C1 (en) 2019-08-28
WO2020117097A3 (en) 2020-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4835888B1 (en) Power generator
US4423347A (en) Positioning element with a piezo-ceramic body
JP7065850B2 (en) Variable voltage generator circuits, systems, and methods
CN104838571A (en) Flyback converter circuit
WO2000025368A1 (en) Driver for piezoelectric motors
RU2580787C1 (en) High-power nanosecond pulse generator (versions)
CN1998129B (en) Method for operating an inverter, and arrangement for carrying out said method
RU2698578C1 (en) Power supply device of stepped piezoelectric engine (versions)
Liu et al. Maximum mechanical energy harvesting strategy for a piezoelement
Dicken et al. Single-supply pre-biasing circuit for low-amplitude energy harvesting applications
US9270206B2 (en) Methods and systems for applying charge to a piezoelectric element
US9479088B2 (en) Method and device for electrically exciting an actuator for an ultrasonic motor
RU2698802C1 (en) Method for generation of mechanical oscillations and generator for its implementation
RU2356709C1 (en) Welding arc power supply
CN1061797C (en) Pulse charging apparatus using electron tube for switching control
Vasic et al. Energy recovery power supply for piezoelectric actuator
Sujapradeepa et al. Performance evaluation of a direct AC-DC boost converter for piezo-electric energy harvesting system
Ben-Yaakov et al. Resonant rectifier for piezoelectric sources
Sreelakshmi Single stage bridgeless boost rectifier for low power applications
JP4318849B2 (en) Piezo actuator drive circuit
JP2001037214A (en) Power source circuit
CN113809950B (en) Piezoelectric semi-active control device based on flyback transformer
US20230180617A1 (en) Electronic device and method for driving without common mode an electric energy converter comprising two piezoelectric elements, related electronic system for electric energy conversion
Staley et al. Single controllable switch power converter for SRM drive systems
Zavis et al. Design advances for high-efficiency regenerative piezoelectric drive amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19893253

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2