具有回收能量能力的驱动电路制造技术

本申请公开了一种具有回收能量能力的驱动电路，用来驱动一电容性负载，包括一双向电路及一脉冲宽度调制控制器。双向电路耦接在一电压源和电容性负载之间，包括：一第一开关，包括一第一端耦接到电压源；一第二开关，包括一第一端耦接到第一开关的一第二端；一电感器，包括一第一端耦接到第一开关的第二端及第二开关的第一端；一第三开关，包括一第一端耦接到所述电感器的所述第二端，以及一第二端耦接至电容性负载的一第一端；以及一第四开关，包括一第一端耦接到所述电感器的第二端和第三开关的第一端。开关的第一端。开关的第一端。

【技术实现步骤摘要】
具有回收能量能力的驱动电路


[0001]本申请涉及一种驱动电路，特别是涉及一种能够回收能量的驱动电路。

技术介绍

[0002]压电致动扬声器(piezoelectric
‑
actuated speakers，piezo
‑
speakers)在近期展露头角。由于薄膜压电致动器的电容特性，这些压电致动扬声器为放大器带来高电容性负载(capacitive load)。然而，传统的驱动电路(如AB类、D类、G类、H类放大器)都在假设负载(由非常细的电线制成的线圈)主要是电阻性且稍微带有电感性的前提下发展，因此在驱动如压电致动扬声器之类的高电容性负载时这些放大器效率低弱。
[0003]此外，由于负载的电容特性，电流与驱动电压的相位大约差90
°
(90
°
out of phase)。如此一来，压电致动扬声器在充电操作(阶段)实际上并没有消耗太多功率。充电阶段所汲取的大部分能量被存储在负载的电容(capacitance)。然而，在回收/放电操作(阶段)中，当扬声器两端的跨压降低时，传统的AB类、D类、G类、H类放大器仅会将能量从负载的电容中汲取至接地(ground)(或汲取到负电源供应端)而造成浪费。
[0004]因此，有必要改进现有技术。

技术实现思路

[0005]因此，本申请的主要目的在提供一种具有回收能量能力的驱动电路，以改善现有技术的缺点。
[0006]本申请实施例公开了一种驱动电路，用来根据一输入信号驱动一电容性负载，包括一双向电路以及一脉冲宽度调制控制器。所述双向电路耦接在一电压源和所述电容性负载之间，所述双向电路用来在进行一充电操作时形成从所述电压源到所述电容性负载的一第一电流，且在进行一回收操作时形成从所述电容性负载到所述电压源的一第二电流。所述双向电路包括：一第一开关，包括一第一端耦接至所述电压源，以及一第二端；一第二开关，包括一第一端耦接到所述第一开关的所述第二端，以及一第二端；一电感器，包括一第一端耦接到所述第一开关的所述第二端及所述第二开关的所述第一端，以及一第二端；一第三开关，包括一第一端耦接到所述电感器的所述第二端，以及一第二端耦接至所述电容性负载的一第一端；以及一第四开关，包括一第一端耦接到所述电感器的所述第二端和所述第三开关的所述第一端，以及一第二端。所述脉冲宽度调制控制器，接收所述输入信号并耦接到所述电容性负载，以便接收所述电容性负载的一输出信号，用来根据所述输入信号和所述输出信号产生多个脉冲宽度调制信号；其中，所述脉冲宽度调制控制器根据所述输入信号和所述输出信号产生所述多个脉冲宽度调制信号控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关，使得控制输出信号大致正比于所述输入信号；其中，所述输入信号和所述输出信号是时变信号。
附图说明
[0007]图1A、图1B、图2A和图2B是本申请实施例双向电路在不同状态的示意图
[0008]图3是本申请实施例双向电路的一充电或回收/放电操作的示意图。
[0009]图4A、图4B、图5A和图5B是本申请实施例另一双向电路在不同状态的示意图。
[0010]图6为本申请实施例一负载电路的示意图。
[0011]图7为本申请实施例一驱动电路的示意图。
[0012]图8绘示流经电感器的电感电流与时间的关系图。
[0013]图9绘示本申请实施例的一双向电路的示意图。
[0014]附图标记：
[0015]70 驱动电路
[0016]100双向电路
[0017]76 脉冲宽度调制控制器
[0018]11 电压源
[0019]C3 电容性负载
[0020]T1～T4开关
[0021]L1 电感
[0022]SP1～SP4 脉冲宽度调制信号
[0023]Vout 输出信号
[0024]IN 输入信号
[0025]VDD 源电压
具体实施方式
[0026]在本申请中，术语“耦接于”可指直接或间接连接。“将组件A耦接于组件B”可表示组件A直接连接到组件B或组件A通过某个组件C连接到组件B。
[0027]为了回收电容性负载中储存的能量，申请人在美国专利申请号17/022,060中提供了一种具有能量回收能力的驱动电路，以利用一直流对直流转换器(DC
‑
DC converter)电路作为充电电路在充电阶段对压电扬声器的电容性负载充电；并利用另一直流对直流转换器电路作为放电电路，在回收/放电阶段在回收/放电阶段将储存在压电扬声器的电容性负载中的能量回收回电压源。因此，在回收/放电阶段压电扬声器的电容性负载被视为能量源，而正常的电压电力源(其可以是锂离子电池或一直流对直流电压电力源的输出电容)被视为能量的目的地，且能量从压电扬声器的电容性负载转移(即回收)回锂离子电池或直流对直流的电压电力源的输出电容。
[0028]在美国专利申请号17/022,060中，一些驱动电路适用于电源电压高于负载/输出电压，而其他驱动电路适用于电源电压低于负载/输出电压。但是，这些电路中没有可以产生和电源电压交叉的一负载/输出电压。
[0029]因此，本申请提供了一双向电路用于一压电扬声器的电容性负载，其中，负载/输出电压可以在高于、低于和跨越电力源的电压电平摆动。
[0030]在另一方面，就像一B类放大器，一些类桥接式负载(bridge
‑
tied
‑
load，BTL)电路在美国专利申请号17/022,060可能因0交叉失真而困扰。因此，本申请提供了具混合模式方
案的一双向电路，其对较小的信号摆幅使用单端配置，而对较大的信号摆动切换到桥接式负载配置，以同时具有单端配置的低失真和桥接式负载的加倍输出电压范围。
[0031]图7为本申请实施例一驱动电路70的示意图。驱动电路70包括一脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)控制器76和一双向电路100。双向电路100耦接在电压(电力)源11和电容性负载C3(电容性负载C3可以包括一压电扬声器)之间，并用来驱动电容性负载C3。具体地，双向电路100在进行一充电操作时形成/驱动从电压源11到电容性负载C3的一第一电流，且在进行一回收操作时形成/汲取从电容性负载C3到电压源11的一第二电流。
[0032]双向电路100包括开关T1～T4和电感器L1。开关T1包括一第一端耦接到电压源11。开关T2包括一第一端耦接到开关T1的第二端，以及一第二端耦接到接地(如图7所示的实施例，但不限于此)。电感L1包括一第一端耦接到开关T1的第二端和开关T2的第一端。开关T3包括一第一端耦接电感L1的第二端，以及一第二端耦接到电容性负载C3的第一端。开关T4包括一第一端耦接到电感L1的第二端和开关T3的第一端，以及一第二端耦接至接地(如图7所示的当前实施例，但不限于此)。
[0033]脉冲宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种驱动电路，用来根据一输入信号驱动一电容性负载，其特征在于，所述驱动电路包括：一双向电路，耦接在一电压源和所述电容性负载之间，所述双向电路用来在进行一充电操作时形成从所述电压源到所述电容性负载的一第一电流，且在进行一回收操作时形成从所述电容性负载到所述电压源的一第二电流，所述双向电路包括：一第一开关，包括一第一端耦接至所述电压源，以及一第二端；一第二开关，包括一第一端耦接到所述第一开关的所述第二端，以及一第二端；一电感器，包括一第一端耦接到所述第一开关的所述第二端及所述第二开关的所述第一端，以及一第二端；一第三开关，包括一第一端耦接到所述电感器的所述第二端，以及一第二端耦接至所述电容性负载的一第一端；以及一第四开关，包括一第一端耦接到所述电感器的所述第二端和所述第三开关的所述第一端，以及一第二端；以及一脉冲宽度调制控制器，接收所述输入信号并耦接到所述电容性负载，以便接收所述电容性负载的一输出信号，用来根据所述输入信号和所述输出信号产生多个脉冲宽度调制信号；其中，所述脉冲宽度调制控制器根据所述输入信号和所述输出信号产生所述多个脉冲宽度调制信号控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关，使得所述输出信号大致正比于所述输入信号；其中，所述输入信号和所述输出信号是时变信号。2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第一开关和所述第四开关在所述充电操作的一第一阶段导通。3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，当所述电压源的一源极电压高于所述电容性负载的所述第一端的所述输出信号超过一特定幅度时，所述第一开关和所述第三开关在所述充电操作的一第一阶段导通。4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第二开关和所述第三开关在所述充电操作的一第二阶段导通。5.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，当所述电容性负载的所述第一端的所述输出信号高于所述电压源的一源极电压，所述第一开关和所述第三开关在所述充电操作的一第二阶段导通。6.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第三开关在所述充电操作的一第二阶段导通，并且在所述电感器的一电流减小到零时关闭。7.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第三开关是一金属氧化物半导体场效应晶体管，且所述第三开关的一体二极管指向从所述电感器到所述电容性负载。8.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第二开关和所述第三开关在所述回收操作的一第一阶段导通。9.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，当所述电压源的一源极电压低于所述电容性负载的所述第一端的所述输出信号超过一特定幅度时，所述第一开关和所述第三开关在所述回收操作的一第一阶段导通。
10.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第一开关和所述第四开关在所述回收操作的一第二阶段导通。11.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，当所述电压源的一源极电压显著高于所述电容性负载的所述第一端的所述输出信号时，所述第一开关和所述第三开关在所述回收操作的一第二阶段导通。12.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第一开关在所述回收操作的一第二阶段导通，并且在所述电感器的一电流减小到零时关...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景萌，梁振宇，
申请(专利权)人：知微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：