用于电容性负载的驱动器制造技术

本发明专利技术提供一种用于驱动压电式换能器(PZT)的装置(100)和方法。H桥(116)包括开关(S1-S4)，并且H桥(116)通过端子SWP和SWM耦合到电感器L并且其用作升降压电路(110)。控制电路(118)接收来自主处理器(103)的控制信号，该控制信号指示期望的功率输出以及PZT回复的频率(104)。基于来自降压-升压电路端子(SWP、SWM、BST)的电流和/或电压检测，控制电路(118)生成脉宽调制(PWM)信号，该脉宽调制信号用于控制开关(S1-S4)从而使得降压-升压电路(110)能够从电池(101)提供电容器C上的电荷，该电池(101)在适当的时间耦合到H桥(116)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电容性负载的驱动器
本专利技术总体涉及用于电容性负载的驱动器，并且更具体地涉及被配置为驱动压电式换能器处于音频频带中的驱动器。
技术介绍
在许多应用中，期望提高稳健性并且降低花费。具有这种期望的一个应用是移动空间设备，这种途径为两种，降低花费以及提高稳健性，也就是说，通过分离扬声器和触觉功能来改变移动设备的人机交互部分。为了达到这个目标，可将压电式换能器固定到屏幕上以振动屏幕，从而允许屏幕充当扬声器或具有触摸反馈的触摸屏(例如，指示按键触摸的振动反馈)。然而，一个问题在于压电式换能器通常是较高的电容性负载(例如，1μF)，很难以充分质量驱动这些换能器作用为扬声器，并且很难以足够的功率驱动这些换能器提供触觉效果。驱动这类电容性负载的最好的常规技术是采用具有D类放大器的G类或H类升压级。如图1所示，这类常规的电路可以使用大约110mA的平均电池电流利用大约3.6V的电池电压来驱动1μF的电容性负载处于10kHz和20Vpp。由于这种特殊技术一般通过采用多个大型并且昂贵的部件(例如多个电感器)，从而使得这种技术过于昂贵。因此，需要用于电容性负载的改进的驱动器。常规系统的另一个示例被描述在公开号为WO2009/029563的PCT申请中。
技术实现思路
一个实施例提供一种装置。该装置包括电源端子；第一切换端子；第二切换端子，其中第一和第二切换端子被配置为耦合到电感器；升压端子，其被配置为耦合到电容器；第一输出端子；第二输出端子，其中第一和第二输出端子被配置为耦合到压电式换能器；耦合到电源端子、升压端子、第一切换端子和第二切换端子的第一H桥；耦合到升压端子、第一输出端子和第二输出端子的第二H桥；以及耦合用于控制第一和第二H桥的控制电路，其中控制电路被配置为将第一H桥操作为降压-升压(buck-boost)电路，并且其中控制电路被配置为操作第一和第二H桥以基本驱动在音频频带内。根据实施例，控制电路被配置为当电容器上的期望电压低于第一阈值电压时，以降压模式来操作第一H桥，当电容器上的期望电压高于第二阈值电压时，以升压模式来操作第一H桥，以及当电容器上的期望电压在第一和第二阈值电压之间时，以降压-升压模式来操作第一H桥。根据实施例，第一H桥进一步包括第一、第二、第三和第四开关，其中第二H桥进一步包括第五、第六、第七和第八开关。根据实施例，控制电路进一步包括：耦合到第一和第二输出端子的过零检测器；耦合到过零电路的桥控制器；以及耦合到桥控制器、第五开关、第六开关、第七开关和第八开关的驱动器。根据实施例，驱动器进一步包括第一驱动器，并且其中控制电路进一步包括：耦合到第一和第二切换端子的降压-升压检测器；耦合到降压-升压检测器的降压-升压控制器；耦合到降压-升压控制器的脉宽调制器(PWM)；以及耦合到PWM、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的第二驱动器。根据实施例，提供一种方法。该方法包括接收输入信号；根据电容器上的期望电压与第一阈值和第二阈值的比较来选择降压-升压级的多个模式中的至少一个模式，其中期望电压确定自输入信号；使用电容器上的期望电压利用随着每次过零而改变状态的H桥来驱动压电式换能器基本处于音频频带内。根据实施例，如果电容器上的期望电压低于第一阈值，选择多个模式中的至少一个模式的步骤进一步包括选择降压模式。根据实施例，如果电容器上的期望电压高于第二阈值，选择多个模式中的至少一个模式的步骤进一步包括选择升压模式。根据实施例，如果电容上的电压在第一和第二阈值之间，选择多个模式中的至少一个模式的步骤进一步包括选择降压-升压模式。根据实施例，当对电容器充电时，如果电容器上的期望电压低于第一阈值，选择多个模式中的至少一个模式的步骤进一步包括选择降压充电模式。根据实施例，当对电容器充电时，如果电容器上的期望电压高于第二阈值，选择多个模式中的至少一个模式的步骤进一步包括选择升压充电模式。根据实施例，当对电容器充电时，如果电容器上的期望电压在第一和第二阈值之间，选择多个模式中的至少一个模式的步骤进一步包括选择降压-升压充电模式。根据实施例，当对电容器放电时，如果电容器上的期望电压低于第一阈值，选择多个模式中的至少一个模式的步骤进一步包括选择降压放电模式。根据实施例，当对电容器放电时，如果电容器上的期望电压高于第二阈值时，选择多个模式中的至少一个模式的步骤进一步包括选择升压放电模式。根据实施例，当对电容器放电时，如果电容器上的期望电压在第一和第二阈值之间时，选择多个模式中的至少一个模式的步骤进一步包括选择降压-升压放电模式。根据实施例，提供一种装置，该装置包括主处理器；电池；耦合到电池的电容器；电感器；压电式换能器；以及压电式驱动器，其具有：耦合到主处理器的输入端子；耦合到电池的第一电源端子；耦合到电池的第二电源端子；耦合到电感器的第一切换端子；耦合到电感器的第二切换端子；耦合到电容器的升压端子；耦合到压电式换能器的第一输出端子；耦合到压电式换能器的第二输出端子；耦合到第一电源端子、第二电源端子、升压端子、第一切换端子和第二切换端子的第一H桥；耦合到升压端子、第二电压端子、第一输出端子和第二输出端子的第二H桥；以及被耦合以控制第一和第二H桥的控制电路，其中控制电路被配置为将第一H桥操作为降压-升压电路，并且其中控制电路被配置为操作第一和第二H桥以基本驱动在音频频带内。根据实施例，压电式换能器耦合到屏幕，并且其中驱动器进一步包括第一驱动器，并且其中控制电路进一步包括：耦合到第一和第二切换端子的降压-升压检测器；耦合到降压-升压检测器的降压-升压控制器；耦合到降压-升压控制器的PWM；耦合到PWM、第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的第二驱动器；以及耦合到降压-升压控制器和主控制器的接口电路。附图说明图1说明常规驱动器的操作。图2示出根据专利技术的系统的示例。图3示出图2中控制电路的示例。图4示出说明图2中降压-升压电路的示例操作。图5A和5B说明图2中的降压-升压级的降压充电模式的示例。图6A和6B说明图2中的降压-升压级的升压充电模式的示例。图7A和7B说明图2中的降压-升压级的降压-升压充电模式的示例。图8A和8B说明图2中的降压-升压级的降压-升压放电模式的示例。图9A和9B说明图2中的降压-升压级的升压放电模式的示例。图10A和10B说明图2中的降压-升压级的降压放电模式的示例。图11说明图2中的H桥电路的示例操作；以及图12说明图2中驱动器的操作。具体实施方式图2和3示出系统100的示例。在这个示例中，系统100可以是具有可以将信号提供到集成电路(IC)102的主处理器103的移动设备(例如，移动电话)，该集成电路102通常充当压电式换能器或PZT104的压电式驱动器。基于(通过引脚或端子IN来接收的)输入信号，控制电路118可以将控制信号分别提供给H桥114的开关S5到S8以及H桥116的开关S1到S4，从而使得PZT104振动屏幕106或移动设备(例如，移动电话)的底盘从而产生音频信号或触觉效果。因此IC102能够驱动PZT104基本处于整个音频频带中(例如，在大约50Hz到大约20kHz之间)。通常，在操作中，H桥116负责通过提供适当的功率和频率来“驱动”PZT104。如图2中的示例所示，H桥116本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包括：电源端子第一切换端子；第二切换端子，其中所述第一和第二切换端子被配置为耦合到电感器；升压端子，其被配置为耦合到电容器；第一输出端子；第二输出端子，其中所述第一和第二输出端子被配置为耦合到压电式换能器；第一H桥，其耦合到所述电源端子、所述升压端子、所述第一切换端子以及所述第二切换端子；第二H桥，其耦合到所述升压端子、所述第一输出端子以及所述第二输出端子；以及控制电路，其被耦合以控制所述第一和第二H桥，其中所述控制电路被配置为将所述第一H桥操作为降压‑升压电路，并且其中所述控制电路被配置为操作所述第一和第二H桥以基本驱动在音频频带内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.13 US 13/495,9511.一种用于驱动压电式换能器的装置，其包括：主处理器；电池；耦合到所述电池的端子的电容器；电感器；压电式换能器；以及压电式驱动器，其具有：输入端子，其耦合到所述主处理器；电源端子；第一切换端子；第二切换端子，其中所述第一切换端子和所述第二切换端子被配置为耦合到电感器；升压端子，所述电容器耦合在所述升压端子和所述电池的端子之间；第一输出端子；第二输出端子，其中所述第一输出端子和所述第二输出端子被配置为耦合到压电式换能器；第一H桥，其耦合到所述电源端子、所述升压端子、所述第一切换端子以及所述第二切换端子；第二H桥，其耦合到所述升压端子、所述第一输出端子以及所述第二输出端子；以及控制电路，其被耦合以控制所述第一H桥和所述第二H桥，其中所述控制电路被配置为将所述第一H桥操作为降压-升压电路，并且其中所述控制电路被配置为操作所述第一H桥和所述第二H桥以驱动所述压电式换能器。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制电路被配置为当所述电容器上的期望电压低于第一阈值电压时，以降压模式来操作所述第一H桥，当所述电容器上的所述期望电压高于第二阈值电压时，以升压模式来操作行所述第一H桥，以及当所述电容器上的所述期望电压在所述第一阈值电压和所述第二阈值电压之间时，以降压-升压模式来操作所述第一H桥。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一H桥进一步包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，并且其中所述第二H桥进一步包括第五开关、第六开关、第七开关和第八开关。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述控制电路进一步包括：过零检测器，其耦合到所述第一输出端子和所述第二输出端子；桥控制器，其耦合到所述过零检测器；以及驱动器，其耦合到所述桥控制器、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关以及所述第八开关。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述驱动器进一步包括第一驱动器，并且其中所述控制电路进一步包括：降压-升压检测器，其耦合到所述第一切换端子和所述第二切换端子；降压-升压控制器，其耦合到所述降压-升压检测器；脉宽调制器即PWM，其耦合到所述降压-升压控制器；以及第二驱动器，其耦合到所述PWM、所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关。6.一种用于驱动压...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·加格，D·J·白德文，B·肖，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US