压电元件的驱动电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种压电元件的驱动电路，包含电流取样单元与调控单元。电流取样单元依序根据多个控制码取样模拟信号以产生取样信号。其中，模拟信号的大小相关于压电元件的阻抗大小。调控单元依序产生多个控制码，根据取样信号的转态调整脉冲调制信号的频率，且输出调整后的脉冲调制信号以控制压电元件的工作电流。

【技术实现步骤摘要】

本技术提出一种驱动电路，特别是一种压电元件的驱动电路。
技术介绍
压电效应为电介质材料中一种机械能与电能相互转换的现象。其中，可产生压电效应的电介质材料一般可称为压电材料。习知，压电材料会有压电效应是因为其晶格内的原子间的特殊排列方式所造成，而可有应力场与电场耦合的效应。因此，透过压电材料制成的压电元件可运用压电效应而广泛应用于诸多领域中。一般而言，压电效应可分为将机械能转电能的正压电效应以及将电能转机械能的逆压电效应。于压电效应的逆压电效应中，压电元件可在一特定频率下以最大振幅做振动，进而达到最大的机械能输出。其中，此特定频率一般乃为压电元件的串联谐振频率。然而，压电元件的串联谐振频率会随着温度改变而变动，且各压电元件更因制程变异的影响，而使得彼此的串联谐振频率亦略微不同。因此，用以驱动压电元件的驱动电路应如何驱动压电元件以锁定于串联谐振频率上作动来输出最大的机械能就显得相当重要。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种压电元件的驱动电路，其可自动调整压电元件工作于其串联谐振频率上，以使压电元件具有最佳工作效率。在一实施例中，一种压电元件的驱动电路，包含电流取样单元以及调控单元。电流取样单元可依序根据多个控制码取样模拟信号以产生取样信号。调控单元可依序产生多个控制码，根据取样信号的转态来调整脉冲调制信号的频率，且输出脉冲调制信号以控制压电元件的工作电流。其中，模拟信号的大小相关于压电元件的阻抗大小。该电流取样单元包含：一根据该多个控制码产生多个参考信号的数字模拟转换单元；及一根据各该参考信号与该模拟信号产生该取样信号的比较单元。所述的压电元件的驱动电路还包含：根据该压电元件的该工作电流产生对应的该模拟信号的电流转电压单元。所述的压电元件的驱动电路，还包含：一用于放大该模拟信号的放大单元，其中该电流取样单元依序根据该多个控制码取样放大后的该模拟信号以产生该取样信号。所述的压电元件的驱动电路还包含：一用于消除该模拟信号上的噪声的噪声消除单元，其中该放大单元放大经由该噪声消除单元消除该模拟信号上的该噪声后的该模拟信号。该调控单元根据该取样信号的转态与前次该取样信号的转态来调整该脉冲调制信号的该频率。所述的压电元件的驱动电路，当该取样信号发生转态时的该参考信号的电位具有最大值时，该调控单元还锁定该脉冲调制信号的该频率。所述的压电元件的驱动电路还包含：一根据该脉冲调制信号的该频率控制该压电元件的该工作电流的谐振电路。该谐振电路包含：一电容元件，一端耦接至该压电元件的一端；一开关模块，耦接于该电容元件的另一端与该电流取样单元之间，且根据该脉冲调制信号控制该电容元件与该电流取样单元的电性连结；以及一电感元件，耦接于该电容元件的该另一端与一电源电位之间。该压电元件的另一端耦接至一地电位。该压电元件的另一端耦接至该电流取样单元。该调控单元以升序方式或以降序方式依序产生该多个控制码。综上所述，根据本技术实施例的压电元件的驱动电路，其藉由取样压电元件在当前脉冲调制信号的频率的控制下所对应的工作电流，并据以调整脉冲调制信号的频率以调控压电元件的工作电流量。如此一来，无论压电元件的工作时间的长短、压电元件工作的温度的高低或脉冲调制信号的初始频率为何，驱动电路皆能透过前述动作来精准地追频，而驱使压电元件工作于串联谐振频率，以输出最大机械能来达到最佳工作效率，并且可快速反应以避避免压电元件因工作电流过大而烧毁。此外，更可因减少电子元件的使用数量而降低驱动电路的整体成本。以下在实施方式中详细叙述本技术的详细特征及优点，其内容足以使任何本领域的技术人员了解本技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求保护范围及附图，任何本领域的技术人员可轻易地理解本技术相关的目的及优点。附图说明图1为压电元件的概要等效电路图。图2为压电元件的阻抗对频率的概要关系图。图3为本技术一实施例的压电元件的驱动电路的概要示意图。图4为利用多个参考信号比对模拟信号的概要关系图。图5为频率对压电元件的工作电流的概要关系图。图6为本技术另一实施例的驱动电路驱动压电元件的概要示意图。图7为本技术一实施例的压电元件的驱动方法的概要示意图。其中，附图标记：100 压电元件 110 第一驱动电极120 第二驱动电极 200 驱动电路210 电流取样单元 211 数字模拟转换单元212 比较单元 220 调控单元240 电流转电压单元 250 噪声消除单元260 放大单元 270 谐振电路271 电容元件 272 开关模块273 电感元件 A1 模拟信号C0 静态电容 C1 动态电容D1-Dn 控制码 F1 串联谐振频率F2 并联谐振频率 Fa 第一频率Fa’ 第一频率 Fb 第二频率Fb’ 第二频率 I1 工作电流L1 动态电感 R1 动态电阻R2 电阻 Sr1-Srn,Srx 参考信号Ss 取样信号 Sp 脉冲调制信号Vcc 电源电位 Gnd 地电位Zmax 最大阻抗值 Zmin 最小阻抗值步骤S10a 根据工作电流产生模拟信号步骤S10b 消除模拟信号上的噪声步骤S10c 放大模拟信号步骤S11 接收模拟信号步骤S12 依序产生多个控制码步骤S13 依序根据控制码取样模拟信号以产生取样信号步骤S13a 依序根据控制码产生多个参考信号步骤S13b 根据各控制码与模拟信号产生取样信号步骤S14 根据取样信号的转态调整脉冲调制信号的频率步骤S14a 锁定脉冲调制信号的频率步骤S15 输出脉冲调制信号以控制压电元件的工作电流具体实施方式一般而言，压电元件100应用压电材料所制成，并藉由压电效应来达到机械能与电能的相互转换。于此，一般将机械能转换成电能的效应称本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电元件的驱动电路，其特征在于，包含：一依序根据多个控制码取样一模拟信号以产生一取样信号的电流取样单元，其中该模拟信号的大小相关于一压电元件的阻抗大小；及一依序产生该多个控制码，根据该取样信号的转态调整一脉冲调制信号的频率，且输出该脉冲调制信号以控制该压电元件的工作电流的调控单元。

【技术特征摘要】
2016.05.27 TW 1051167721.一种压电元件的驱动电路，其特征在于，包含：一依序根据多个控制码取样一模拟信号以产生一取样信号的电流取样单元，其中该模拟信号的大小相关于一压电元件的阻抗大小；及一依序产生该多个控制码，根据该取样信号的转态调整一脉冲调制信号的频率，且输出该脉冲调制信号以控制该压电元件的工作电流的调控单元。2.如权利要求1所述的压电元件的驱动电路，其特征在于，该电流取样单元包含：一根据该多个控制码产生多个参考信号的数字模拟转换单元；及一根据各该参考信号与该模拟信号产生该取样信号的比较单元。3.如权利要求1所述的压电元件的驱动电路，其特征在于，还包含：一根据该压电元件的该工作电流产生对应的该模拟信号的电流转电压单元。4.如权利要求1所述的压电元件的驱动电路，其特征在于，还包含：一用于放大该模拟信号的放大单元，其中该电流取样单元依序根据该多个控制码取样放大后的该模拟信号以产生该取样信号。5.如权利要求4所述的压电元件的驱动电路，其特征在于，还包含：一用于消除该模拟信号上的噪声的噪声消除单元，其中该放大单元放大经由该噪声消除单元消除该模拟信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国扬，张哲维，刘宏裕，
申请(专利权)人：合泰半导体中国有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44