压电元件的过载保护电路及其方法技术

本发明专利技术公开了一种压电元件的过载保护电路及其方法，压电元件的过载保护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取样信号。其中模拟信号的大小相关于压电元件的工作电流的大小。调控单元依序产生多个控制码，且根据取样信号发生转态时的控制码取得对应的参考信号后，比较参考信号的电位与临界值。当参考信号的电位大于临界值时，调控单元停止输出脉冲调变信号以使压电元件停止工作。

【技术实现步骤摘要】
压电元件的过载保护电路及其方法
本专利技术提出一种过载保护电路，特别是一种压电元件的过载保护电路及其方法。
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。现有技术中，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，通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。现有技术中，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。于逆压电效应的应用中，一般多是藉由压电元件振动所输出的机械能来驱动(或振动)与之相接触的外在负载以达到应用所需的效果。以外在负载为水作例子时，可藉由压电元件振动所输出的机械能来驱动水，以使水可因压电元件的振动而被细化成细微的水珠。压电元件乃为一种频率控制元件。因此，当压电元件正常工作于固定频率且所驱动之外在负载亦呈稳定状态时，压电元件的工作电流可维持于一小范围内变动。然而，由于外在负载可能因故变动，而使得压电元件的工作电流亦随之变动。尤其当压电元件的工作电流因外在负载的变动而超出压电元件可负荷的正常变动范围时，恐造成压电元件的严重毁损。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种压电元件的过载保护电路及其方法，其可于检测到压电元件的工作电流超出可负荷的正常变动范围时停止压电元件工作，以避免压电元件毁损。在一实施例中，一种压电元件的过载保护电路，包含电流取样单元及调控单元。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，且根据取样信号发生转态时的控制码取得对应的参考信号后，比较参考信号的电位与临界值，并且于参考信号的电位大于临界值时，调控单元停止输出脉冲调变信号以使压电元件停止工作。其中，模拟信号的大小相关于压电元件的工作电流的大小。在一实施例中，一种压电元件的过载保护方法，包含接收模拟信号、依序产生多个控制码、依序根据控制码取样模拟信号以产生取样信号、根据取样信号发生转态时的控制码取得对应的参考信号、比较参考信号的电位与临界值，以及当参考信号的电位大于临界值时，停止输出脉冲调变信号以使压电元件停止工作。其中，模拟信号的大小相关于压电元件的工作电流的大小。综上所述，本专利技术实施例的压电元件的过载保护电路及其方法，其通过取样压电元件的工作电流，以于检测到压电元件的工作电流超过临界值时，可快速反应而停止输出脉冲调变信号以使压电元件停止工作，以避免压电元件的损毁。以下在实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本专利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为本专利技术一实施例的驱动电路驱动压电元件的概要示意图。图4为本专利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5为利用多个参考信号比对模拟信号的概要关系图。图6为本专利技术一实施例的压电元件的过载保护方法的概要示意图。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过载保护电路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谐振单元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Gnd地电位Ss取样信号Sp脉冲调变信号Vcc电源电位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依序根据多个控制码取样模拟信号以产生取样信号步骤S13a依序根据各控制码产生参考信号步骤S13b根据各参考信号与模拟信号产生取样信号步骤S14根据取样信号发生转态时的控制码取得对应的参考信号步骤S15比较参考信号的电位与临界值步骤S16a停止输出脉冲调变信号，以使压电元件停止工作步骤S16b输出脉冲调变信号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为正压电效应，且将电能转换成机械能的效应称为逆压电效应。在一些实施态样中，压电元件100所应用的压电材料可为但不限于压电单晶体，例如石英、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)等、压电多晶体(压电陶瓷)，例如钛酸钡(BT)、锆钛酸铅(PZT)等、压电聚合物，例如PVDF及其共聚物、聚氟乙烯等或压电复合材料，例如压电陶瓷与聚合物的两相复合材料。图1为压电元件的概要等效电路图。请参阅图1，压电元件100具有第一驱动电极110与第二驱动电极120。于此，压电元件100可等效成由静态电容C0、动态电容C1、动态电感L1与动态电阻R1所组成的谐振电路。其中，动态电容C1、动态电感L1与动态电阻R1彼此相互串联于第一驱动电极110与第二驱动电极120之间，且静态电容C0的二端分别耦接至第一驱动电极110与第二驱动电极120，而可并联于相互串联的动态电容C1、动态电感L1与动态电阻R1。图2为压电元件的阻抗对频率的概要关系图。请参阅图1与图2，由于压电元件100为一种频率控制元件，故当压电元件100工作于不同频率时，其阻抗将随之变动。于此，当压电元件100工作于串联谐振频率F1时，压电元件100的等效电路呈电阻性，且压电元件100的阻抗大小约略等同于动态电阻R1的大小而可具有最小阻抗值Zmin；而当压电元件100工作于并联谐振频率F2时，压电元件100的等效电路呈电感性，且压电元件100的阻抗可具有最大阻抗值Zmax。因此，于一般应用中，压电元件100多工作于串联谐振频率F1，以使压电元件100的阻抗可最小并使得流经压电元件100的工作电流I1可具有最大值，进而可获取压电元件100的最大机械能输出。图3为本专利技术一实施例的保护压电元件的过载保护电路的概要示意图，图4为本专利技术另一实施例的保护压电元件的过载保护电路的概要示意图。请参阅图3与图4，压电元件100可根据脉冲调变信号Sp作动，以将电能转为对应的机械能并输出对应的机械能至外在负载(图未示)。在一实施态样中，脉冲调变信号Sp的频率大致上可与压电元件100的串联谐振频率F1相同。其中，过载保护电路200可利用追频技术来找到相当于压电元件100的串联谐振频率F1的频率的脉冲调变信号Sp。在一些实施例中，过载保护电路200可产生固定频率(相当于压电元件100的串联谐振频率F1)的脉冲调变信号Sp。在另一些实施例中，脉冲调变信号Sp亦可由其他的电路，如信号产生电路(图未示)来产生，且过载保护电路200可输出一控制信号至此信号产生电路，以使此信号产生电路可根据控制信号输出具有对应频率的脉冲调变信号Sp或停止输出脉冲调变信号Sp。于此，于压电元件100的外在负载无变动的情况下，压电元件100的工作电流I1可趋于定值(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电元件的过载保护电路，其特征在于，包含：一电流取样单元，依序根据多个控制码取样一模拟信号以产生一取样信号，其中该模拟信号的大小相关于一压电元件的工作电流的大小；及一调控单元，依序产生该多个控制码，根据该取样信号发生转态时的该控制码取得对应的一参考信号后，比较该参考信号的电位与一临界值，并于该参考信号的该电位大于该临界值时，停止输出一脉冲调变信号以使该压电元件停止工作。

【技术特征摘要】
2016.06.06 TW 1051178871.一种压电元件的过载保护电路，其特征在于，包含：一电流取样单元，依序根据多个控制码取样一模拟信号以产生一取样信号，其中该模拟信号的大小相关于一压电元件的工作电流的大小；及一调控单元，依序产生该多个控制码，根据该取样信号发生转态时的该控制码取得对应的一参考信号后，比较该参考信号的电位与一临界值，并于该参考信号的该电位大于该临界值时，停止输出一脉冲调变信号以使该压电元件停止工作。2.如权利要求1所述的压电元件的过载保护电路，其特征在于，该电流取样单元包含：一数字模拟转换单元，根据该多个控制码产生多个参考信号；及一比较单元，根据各该参考信号与该模拟信号产生该取样信号。3.如权利要求1所述的压电元件的过载保护电路，其特征在于，当该参考信号的该电位小于或等于该临界值时，该调控单元输出该脉冲调变信号以控制该压电元件的该工作电流。4.如权利要求1所述的压电元件的过载保护电路，其特征在于，更包含：一电流转电压单元，根据该压电元件的该工作电流产生对应的该模拟信号。5.如权利要求1所述的压电元件的过载保护电路，其特征在于，更包含：一放大单元，放大该模拟信号，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。6.如权利要求5所述的压电元件的过载保护电路，其特征在于，更包含：一噪声消除单元，消除该模拟信号上的噪声，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。7.如权利要求1所述的压电元件的过载保护电路，其特征在于，更包含：一谐振单元，根据该脉冲调变信号的该频率控制该压电元件的该工作电流。8.如权利要求7所述的压电元件的过载保护电路...

【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：发明
国别省市：广东,44