压电元件用驱动电路制造技术

压电元件用驱动电路(10)包括H桥电路(11)、带LPF的差动放大电路(12)、放大电路(13)、以及反相电路(14)。从H桥电路(11)输出的彼此反相的第1、第2驱动信号施加于压电元件(P)。与H桥电路(11)的第1输出端子(OUT1)相连接的电阻器(15)的两端电压输入带LPF的差动放大电路(12)。从带LPF的差动放大电路(12)输出的差动信号通过低通滤波器的功能而使高次谐波分量受到抑制，从而使压摆率得以降低。因此，输入H桥电路(11)的第1、第2输入端子(IN1、IN2)的第1、第2控制信号的压摆率也得以降低。由此，第1、第2控制信号成为台阶状的波形，成为高次谐波分量受到抑制的信号。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术申请是国际申请号为PCT/JP2012/080006，国际申请日为2012年11月20日，进入中国国家阶段的申请号为201280059515.8，名称为“压电元件用驱动电路”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及对压电元件施加彼此反相的两个驱动信号的压电元件用驱动电路。
技术介绍
以往，对生成提供给压电元件的驱动信号的驱动电路进行了各种设计。例如，在专利文献1中记载了一种驱动电路，该驱动电路通过使用正反馈环路来生成以压电元件的谐振频率来驱动该压电元件的驱动信号。此外，除了专利文献1以外，以往，作为用于将相位反转的两个驱动信号提供给电动机等负载的电路，H桥电路已经投入了实际应用。H桥电路能获得电压为电源电压的两倍的驱动信号，具有能以低功耗提高驱动电压这样的优点。因此，在利用电池等低电压电源等来驱动压电元件的情况下，将H桥电路装入专利文献1所示的自激驱动电路中，从H桥电路的两个输出端子对压电元件提供驱动信号，这样的结构是有效的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2008－89308号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，由于H桥电路是开关控制电路，因此，从H桥电路输出的驱动信号成为矩形波。此外，由于从H桥电路输出的驱动信号为矩形波，驱动电路为自激电路，因此，经反馈而再次输入H桥电路的控制信号也成为矩形波。即，在这样的驱动电路中，在反馈环路中传输的信号成为矩形波，当然，施加给压电元件的驱动波形恒定为矩形波。此处，矩形波是每单位时间的电压变化量(以下称为压摆率)较为陡峭的波形，不仅具有压电元件的谐振频率的频率分量，而且具有非常大的范围的频率分量。即，不仅存在对压电元件的实质上的动作作贡献的频率分量，还存在例如如压电元件的谐振频率的高次谐波那样对实质上的动作不作贡献、而只是进行谐振并消耗电力的频率分量。因此，若单纯地将上述的自激驱动电路与H桥电路进行组合，则难以有效地降低功耗。因此，本专利技术的目的在于实现一种对于压电元件确保较高的驱动电压、且能以低功耗进行动作的压电元件用驱动电路。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术的压电元件用驱动电路对压电元件施加彼此反相的两个驱动信号。该压电元件用驱动电路包括H桥电路、电流检测用电阻、差动放大电路、以及反相电路。H桥电路包括第1输入端子和第2输入端子、以及分别与压电元件相连接的第1输出端子和第2输出端子。电流检测用电阻连接在压电元件与第1输出端子之间。差动放大电路将电流检测用电阻的两端电压作为输入。反相电路与差动放大电路的输出端子相连接。反相电路的输入端子与第1输入端子相连接，反相电路的输出端子与第2输入端子相连接。差动放大电路包括压摆率降低电路。在该结构中，能实现自激驱动电路。因此，例如，在将压电元件用于压电泵的情况下，即使压电元件的谐振频率因周围的环境变化而发生变动，也能以压电泵的位移量成为最大的频率高效地进行驱动。此外，通过在差动放大电路中包括压摆率降低电路，经反馈而输入H桥电路的控制信号的上升特性及下降特性变得平缓。因此，压电元件的驱动信号不是矩形波，而是台阶状的波形，从而使上升特性及下降特性变得平缓。由此，能抑制对压电元件的动作不作贡献的频率分量(不需要的频率分量)施加给压电元件。因此，能实现一种对于压电元件确保较高的驱动电压、且能以低功耗进行动作的压电元件用驱动电路。由此，在利用电池驱动压电元件时，能延长电池的寿命。此外，优选为本专利技术的压电元件用驱动电路的压摆率降低电路为低通滤波器电路。在该结构中，由于压摆率降低电路为低通滤波器，因此，能以比较简单的电路结构使输入H桥电路的控制信号的压摆率降低。此外，优选为本专利技术的压电元件用驱动电路包括连接在差动放大电路输出端子与反相输入端子之间的具有带通滤波功能的放大电路。在该结构中，能以比较简单的电路结构使H桥控制信号输入的压摆率降低，由此能使功耗下降。此外，优选为将本专利技术的压电元件用驱动电路中的H桥电路的输入电压设定为使构成H桥电路的FET处于不饱和区域的值。在该结构中，从H桥电路输出的驱动信号的波形的倾斜变得平缓。因此，能获得不需要的频率分量进一步受到抑制的驱动信号。由此，能进一步降低功耗。专利技术效果根据本专利技术，能够实现对于压电元件能确保较高的驱动电压，并以低消耗电力进行动作的压电元件用驱动电路。由此，在利用电池来驱动压电元件时，能延长该电池的寿命。附图说明图1是本专利技术的实施方式1所涉及的压电元件用驱动电路10的电路结构图。图2是本专利技术的实施方式1所涉及的带LPF的差动放大电路12的电路图。图3是表示H桥电路11的控制信号及驱动信号、和压电元件的驱动电压的波形的图。图4是表示本专利技术的实施方式1所涉及的压电元件用驱动电路10中的驱动信号波形、以及现有的压电元件用驱动电路中的驱动信号波形的图。图5是表示以下两种压电泵中流量相对于压摆率的变化和功耗相对于压摆率的变化的图，这两种压电泵分别是使用由本专利技术的实施方式1所涉及的压电元件用驱动电路进行驱动的压电元件的压电泵，以及使用由现有的驱动电路进行驱动的压电元件的压电泵。图6是表示以下两种压电泵中流量的时间变化的图，这两种压电泵分别是使用由本专利技术的实施方式1所涉及的压电元件用驱动电路进行驱动的压电元件的压电泵，以及使用由现有的驱动电路进行驱动的压电元件的压电泵。图7是本专利技术的实施方式2所涉及的压电元件用驱动电路10A的电路结构图。图8是本专利技术的实施方式2所涉及的带BPF的差动放大电路13A的电路图。图9是表示压电元件的驱动电压的波形的图。图10是表示各种压摆率降低电路的图。具体实施方式参照附图对本专利技术的实施方式1所涉及的压电元件用驱动电路10进行说明。图1是本专利技术的实施方式1所涉及的压电元件用驱动电路10的电路结构图。压电元件用驱动电路10包括H桥电路11、带LPF的差动放大电路12、放大电路13、反相电路14、以及电阻器15、16。带LPF的差动放大电路12相当于本专利技术的“压摆率降低电路”。另外，利用本实施方式的压电元件用驱动电路10进行驱动的压电元件P例如用于压电泵。不过，也能够适用于在形成以下振动的压电陀螺仪等各种振动传感器中进行使用的压电元件，该振动中基波为弯曲信号，高次谐波对科里奥利力的检测不作贡献。H桥电路11由多个FET构成，包括第1输入端子IN1、第2输入端子IN2、第1输出端子OUT1、以及第2输出端子OUT2。第1输入端子IN1与反相电路14的输入端子相连接。第2输入端子IN2与反相电路14的输出端子相连接。第1输出端子OUT1与压电元件P的第1端子相连接。在第1输出端子OUT1与压电元件P的第1端子之间连接有成为电流检测用电阻的电阻器15。第2输出端子OUT2与压电元件P的第2端子相连接。在第2输出端子OUT2与压电元件P的第2端子之间连接有电阻器16。电阻器15、16是示出相同特性(电阻值等)的电阻器，第1输出端子OUT1和第2输出端子OUT2进行平衡驱动。电阻器15的两端901、902与带LPF(低通滤波器)的差动放大电路12的输入端子相连接。图2是本专利技术的实施方式1所涉及的带LPF的差动放大电路12的电路图。带LPF的差动放大电路12包括运算放大器120、电阻器121、122、123R、124R、以及电容器123C、124C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电元件用驱动电路，该压电元件用驱动电路对压电元件施加彼此反相的两个驱动信号，其特征在于，包括H桥电路，该H桥电路具有第1输入端子和第2输入端子、以及分别与所述压电元件相连接的第1输出端子和第2输出端子，输出至所述第1输出端子与所述第2输出端子之间的电压形成为电压一边台阶状地进行转换一边进行振动。

【技术特征摘要】
2011.12.09 JP 2011-2697471.一种压电元件用驱动电路，该压电元件用驱动电路对压电元件施加彼此反相的两个驱动信号，其特征在于，包括H桥电路，该H桥电路具有第1输入端子和第2输入端子、以及分别与所述压电元件相连接的第1输出端子和第2输出端子，输出至所述第1输出端子与所述第2输出端子之间的电压形成为电压一边台阶状地进行转换一边进行振动。2.如权利要求1所述的压电元件用驱动电路，其特征在于，还包括：电流检测用电阻，该电流检测用电阻连接在所述压电元件与所述第1输出端子之间；差动放大电路，该差动放大电路将所述电流检测用电阻的两端电压作为输入；以及反相电路，该反相电路与该差动放大电...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈口健二朗，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP