压电泵的驱动系统技术方案

本案关于一种驱动系统，包含：电压转换模块，用以将第一直流电压转换为第二直流电压；切换模块，将第二直流电压转换为交流电压，用以施加于压电致动器驱动运作；检测模块，包含反馈电路及气压传感器，反馈电路检测切换模块内的电压参考值，气压传感器检测压电泵内的气压流量；以及微控制器模块，依据电压参考值获得工作频率，使压电致动器在工作频率下运作，且微控制器模块控制电压转换模块调整输出电压，借此调整压电泵内的气压流量。

【技术实现步骤摘要】
压电泵的驱动系统
本案关于一种驱动系统，尤指一种输出可变电压，同时控制压电致动器的工作频率为可变的压电泵的驱动系统。
技术介绍
一般压电泵在运作时，通常需要驱动系统来提供电能而驱动压电泵内的压电致动器，使压电致动器进行周期性的运作，进而驱动压电空气泵对应运作。目前压电泵的驱动系统大致分三种种类。第一种驱动系统为输出固定的电压，同时控制压电致动器的工作频率为固定。第二种驱动系统为输出可变的电压，同时控制压电致动器的工作频率为固定。第三种驱动系统为输出可变的电压，同时控制压电致动器的工作频率为可变。然而上述三种驱动系统却各自存在缺点。首先，针对第一种驱动系统，由于压电泵实际上随着不同的架构以及制程上的公差导致压电致动器厚薄度不同而具有不同的特性，因此在输出固定的电压，同时压电致动器的工作频率为固定的情况下，压电泵输出的气压有所差异，如此一来，第一种驱动系统的控制方式只能取一个大略值，无法因应不同的压电泵而有效的精确控制压电泵的性能及输出流速。针对第二种驱动系统，由于压电泵实际上随着不同的架构以及压电致动器的不同厚薄度而具有不同的特性，因此即便不同的压电泵其最佳的工作频率点为不同，例如三颗压电泵的最佳的工作频率分别为100kHz、105kHz及95kHz，驱动系统也仅能控制这些压电泵的压电致动器的工作频率为固定，例如选择折衷的中心点的100kHz来控制这些压电泵的工作频率，然为了达到均一性，在驱动105kHz与95kHz的压电泵可能就需要更高或更低的电压，才能达到均一性，而过高的电压将可能击穿压电致动器，使压电致动器丧失压电特性，进而造成压电泵的损坏。第三种驱动系统则会使压电泵的性能急遽的上升或下降，导致压电致动器所能控制的工作频率变窄，使得第三种驱动系统并不易使用而适用性不佳。因此，如何发展一种克服上述缺点的压电泵的驱动系统，实为目前迫切的需求。
技术实现思路
本案的主要目的在于提供一种压电泵的驱动系统，俾解决已知压电泵以频率与电压均为固定的驱动系统控制方式、以频率固定而电压可变的驱动系统控制方式以及频率可变而电压固定的驱动系统控制方式，所导致具有无法有效的精确控制压电泵的性能及输出流速、容易造成压电泵的损坏或不易使用而适用性不佳等缺失，有别上述驱动系统控制方式，采以频率可调变及电压可调变的驱动系统控制方式，达到最大的相容性与最容易的控制的泵驱动电路，供以此产业上需求利用。为达上述目的，本案的一较广义实施样态为提供一种驱动系统，用以驱动压电泵内的压电致动器，包含：电压转换模块，将电源所输出的第一直流电压转换为第二直流电压；切换模块，将第二直流电压转换为交流电压，以施加于驱动压电致动器驱动运作；检测模块，包含反馈电路及气压传感器，反馈电路电连接切换模块，气压传感器连接压电泵输出气压流量检测值；分压模块，电连接电压转换模块；以及微控制器模块，电连接至分压模块、切换模块、反馈电路及气压传感器，其中该微控制器模块输出驱动信号控制切换模块于一频率范围下运作，并由反馈电路取得切换模块于频率范围的至少一电力参考值，由至少一电力参考值得知交流电压的工作频率，使压电致动器在工作频率下运作，且微控制器模块接收气压检测器的气压流量检测值取得一时间区段内的实际气压变化量，并比对实际气压变化量与预设气压变化量，以根据比对结果输出调整信号经由分压模块传送至电压转换模块，使电压转换模块依据调整信号调整第二直流电压，以调整压电泵内的气压流量，使实际气压变化量趋近预设气压变化量。【附图说明】图1为本案较佳实施例的驱动系统的电路方块示意图。图2为图1所示的驱动系统的细部电路结构示意图。图3为实际气压变化量与预设气压变化量的示范性曲线图。【符号说明】1：驱动系统2：电压转换模块3：切换模块4：极性切换电路5：压电泵50：压电致动器6：检测模块7：反馈电路8：气压传感器9：分压模块10：微控制器模块11：电源R41：第一电阻R42：第二电阻R43：第三电阻R44：第四电阻R45：第五电阻R71：第六电阻R91：第七电阻R92：第八电阻R93：第九电阻R26：限流电阻Q1：第一晶体管开关Q2：第二晶体管开关Q3：第三晶体管开关Q4：第四晶体管开关Q5：第五晶体管开关Q6：第六晶体管开关Q7：第七晶体管开关Q71：旁路开关20：模式切换开关Z：萧特基二极管a～g:第一端～第七端G：接地端t1～t2时间【具体实施方式】体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非架构于限制本案。请参阅图1，其为本案较佳实施例的驱动系统的电路方块示意图。如图1所示，驱动系统1是用以驱动一压电泵5内的一压电致动器50的控制驱动电路，而驱动系统1包含电压转换模块2、切换模块3、检测模块6、分压模块9以及微控制器模块10。电压转换模块2于一输入端接收一电源11所输出的一第一直流电压，并转换为一第二直流电压输出。切换模块3电连接于电压转换模块2及压电泵5之间，将电压转换模块2所输入的第二直流电压转换为一交流电压，以施加于压电泵5的压电致动器50，进而驱动压电泵5运作。检测模块6包含一反馈电路7及一气压传感器8。反馈电路7电连接于切换模块3。气压传感器8是用以检测压电泵5内的气压流量，并依据检测结果对应输出一气压流量检测值。分压模块9电连接电压转换模块2及微控制器模块10之间，用以将从微控制器模块10所接收到的信号进行分压，以提供给电压转换模块2。微控制器模块10电连接至分压模块9、切换模块3、反馈电路7及气压传感器8，用以输出驱动信号控制切换模块3于一频率范围下运作，并由该反馈电路取得该切换模块3于该频率范围的至少一电力参考值，由该至少一电力参考值得知该交流电压的工作频率，进而使切换模块3驱动压电致动器50在该工作频率下运作，其中该工作频率的取得实际上为驱动系统1在开始运作时，微控制器模块10先借由该反馈电路7取得该切换模块3于该频率范围内的该至少一电力参考值，该至少一电力参考值可为电压值或电流值，并将该频率范围内的取得最大电压值或最大电流值时所对应的频率即为该工作频率，使该切换模块3于该工作频率运作，并将该第二直流电压转为其频率为该工作频率的该交流电压，用以驱动该压电致动器50。此外，微控制器模块10亦预先设有一预设气压变化量，且微控制器模块10借由气压传感器8所输出的气压流量检测值推得在一时间区段内压电泵5内的一实际气压变化量，进而比对实际气压变化量与预设气压变化量，并根据比对结果输出一调整信号，其中该调整信号可为但不限于为脉冲宽度调变信号，而该调整信号借由分压模块9分压后传送至电压转换模块2，而电压转换模块2便依据分压后的调整信号调整第二直流电压，借此调整压电泵5内的气压流量，以使实际气压变化量趋近于预设气压变化量。由上可知，本案的驱动系统1控制压电致动器50在工作频率下运作，其中工作频率为微控制器模块10借由驱动信号而使压电致动器50运作在频率范围下，且借由电压检测信号而获得在频率范围下该至少一电力参考值所反映的电压或电流为最大值时的频率，因此该工作频率实际上便可依该压电致动器50的特性不同而进行调整，换言之，即该工作频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动系统，用以驱动一压电泵内的一压电致动器，包含：一电压转换模块，将一电源所输出的一第一直流电压转换为一第二直流电压；一切换模块，电连接该电压转换模块及该压电致动器，用以将该第二直流电压转换为一交流电压，以施加于该压电致动器驱动运作；一检测模块，包含一反馈电路及一气压传感器，该反馈电路电连接该切换模块，该气压传感器连接该压电泵，输出一气压流量检测值；一分压模块，电连接该电压转换模块；以及一微控制器模块，电连接至该分压模块、该切换模块、该检测模块的该反馈电路及该气压传感器，其中该微控制模块输出驱动信号控制该切换模块于一频率范围下运作，并由该反馈电路取得该切换模块于该频率范围的至少一电力参考值，由该至少一电力参考值得知该交流电压的工作频率，使该压电致动器在该工作频率下运作，且该微控制器模块接收该气压检测器的一气压流量检测值取得一时间区段内的一实际气压变化量，并比对该实际气压变化量与一预设气压变化量，以根据比对结果输出一调整信号经由该分压模块传送至该电压转换模块，使该电压转换模块依据该调整信号调整该第二直流电压，以调整该压电泵内的气压流量，使该实际气压变化量趋近该预设气压变化量。

【技术特征摘要】
1.一种驱动系统，用以驱动一压电泵内的一压电致动器，包含：一电压转换模块，将一电源所输出的一第一直流电压转换为一第二直流电压；一切换模块，电连接该电压转换模块及该压电致动器，用以将该第二直流电压转换为一交流电压，以施加于该压电致动器驱动运作；一检测模块，包含一反馈电路及一气压传感器，该反馈电路电连接该切换模块，该气压传感器连接该压电泵，输出一气压流量检测值；一分压模块，电连接该电压转换模块；以及一微控制器模块，电连接至该分压模块、该切换模块、该检测模块的该反馈电路及该气压传感器，其中该微控制模块输出驱动信号控制该切换模块于一频率范围下运作，并由该反馈电路取得该切换模块于该频率范围的至少一电力参考值，由该至少一电力参考值得知该交流电压的工作频率，使该压电致动器在该工作频率下运作，且该微控制器模块接收该气压检测器的一气压流量检测值取得一时间区段内的一实际气压变化量，并比对该实际气压变化量与一预设气压变化量，以根据比对结果输出一调整信号经由该分压模块传送至该电压转换模块，使该电压转换模块依据该调整信号调整该第二直流电压，以调整该压电泵内的气压流量，使该实际气压变化量趋近该预设气压变化量。2.如权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，该切换模块具有一极性切换电路，该极性切换电路包含：一第一电阻，该第一电阻的一端与该电压转换模块电连接而接收该第二直流电压；一第一晶体管开关，该第一晶体管开关的一集极是与该电压转换模块所电连接该第一电阻的该端电连接，该第一晶体管开关的一基极与该第一电阻的另一端电连接；一第二晶体管开关，该第二晶体管开关的一集极与该第一晶体管开关的基极所电连接该第一电阻的该端电连接，该第二晶体管开关的一射极与一共接点电连接；一第三晶体管开关，该第三晶体管开关的一集极与该第一晶体管开关的一射极及该压电致动器的一端电连接，该第三晶体管开关的一基极与该第二晶体管开关的一基极电连接，该第三晶体管开关的一射极与该共接点电连接；一第四晶体管开关，该第四晶体管开关的一集极与该第二晶体管开关的该基极以及该第三晶体管的该基极电连接，该第四晶体管的一射极与该共接点电连接；一第二电阻，该第二电阻的一端与该第二晶体管开关的该基极、该第三晶体管开关的该基极以及该第四晶体管开关的该集极电连接；一第三电阻，该第三电阻的一端与该第四晶体管开关的一基极电连接；一第四电阻，该第四电阻的一端与该第一晶体管的集极所电连接该第一电阻的该端电连接；一第五晶体管开关，该第五晶体管开关的一集极与该第一晶体管开关的集极所电连接该第一电阻的该端及该第四电阻的该端电连接，该第五晶体管开关的一基极与该第四电阻的该另一端电连接，该第五晶体管开关的一射极与该压电致动器的另一端电连接；一第六晶体管开关，该第六晶体管开关的一集极与该第五晶体管开关的该射极以及该压电致动器的另一端电连接，该第六晶体管开关的一射极与该共接点电连接；一第七晶体管开关，该第七晶体管开关的一集极与该第五晶体管开关的该基极以及该第四电阻的该另一端电连接，该第七晶体管开关的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世昌，廖家淯，黄启峰，李伟铭，韩永隆，
申请(专利权)人：研能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71