【技术实现步骤摘要】
本公开涉及用于压电致动器的能量恢复驱动器领域。
技术介绍
1、压电致动器是小型器件，例如由锆钛酸铅构造，当施加电压时，它产生具有相对较高的力能力的小位移。存在可以使用压电致动器的许多应用，诸如在扬声器和线性驱动微镜中。这种压电致动器是用具有高达50v或更大的满刻度电压范围的低频至中频信号(例如高达20khz)驱动的。
2、压电致动器可以被设计为使得它们是差分驱动的，并且可以被建模为电容值约为几十nf的双电容负载。为了实现期望的性能特性，压电致动器设计越来越具有更高的电容，从而在由常规驱动器驱动时导致稳定性/带宽问题。
3、现在参照图1描述的是用于压电致动器的常规的全差分线性驱动器1，它尝试解决上述问题。驱动器1包括积分三角调制数模转换器(dac)2，它接收数据dac_data作为输入，由时钟dac_clk计时，并且将数据dac_data的模拟版本提供给跨阻放大器(tia)3。tia 3的输出首先由低压驱动器(lvd)4放大，然后由高压驱动器(hvd)5进一步放大。hvd 5的输出是差分的(关于共模对称变化的两个信号)、连续的，并且被馈送到表示为电容器pzt1、pzt2的压电致动器的组件，从而根据需要驱动压电致动器。注意，hvd 5由驱动器1外部的升压转换器6生成的高压vhv(大约几十伏特)供电。
4、然而，该设计有几个限制。例如，功耗是不可取的高。使用多个放大器3、4和5(每个放大器消耗不可忽略的功率量)连同噪声和线性度要求导致这种高功耗。另外，由于hvd 5由vhv电压偏置，并且hvd 5的
5、除了功耗问题之外，常规的驱动器设计还存在附加缺点。例如，如所规定的，电容pzt1、pzt2的值在电流设计中增大，具有增加稳定hvd 5的难度和增加hvd 5的电流消耗的效果。
6、更进一步，噪声和thd(总谐波失真)性能令人担忧。由电容pzt1、pzt2表示的用于驱动压电致动器的输出差分信号的分辨率相对较高，例如16位，因此输出差分信号的噪声和线性度与该分辨率兼容，导致放大器3、4和5在如此设计时功耗增加，也导致面积增加。由于要由放大器3、4和5管理的信号是低频至中频的，所以要小心地管理低频噪声。为了用常规设计仔细地管理该项，使用了放大器3、4和5的复杂设计。
7、另外，常规设计也存在技术问题。放大器3、4和5的设计可以利用诸如高电阻电阻器和高压电容器等组件。可能使用的高电阻电阻器(约为兆欧)存在面积消耗过大，缺乏线性度，导致功耗以及可能包括不期望的寄生现象。高压电容器通常产量低，增加了生产成本。
8、鉴于常规驱动器设计的这一系列缺点，需要进一步开发。
技术实现思路
1、本文公开了一种用于差分压电致动器系统的驱动器系统。驱动器系统包括电感器和具有开关的驱动器电路，该开关用于选择性地便于差分压电致动器系统的第一致动器和第二致动器与电感器之间以及电压供应节点与电感器之间的能量转移。存在控制电路装置，并且被配置为基于反馈信号来确定要操作驱动器电路的下一阶段是第一充电阶段还是第一恢复阶段。
2、在第一充电阶段的第一子阶段中，控制电路装置操作开关以将能量从第一致动器转移到电感器，在第一充电阶段的第二子阶段中，控制电路装置操作开关以将能量从电压供应节点转移到电感器，并且在第一充电阶段的第三子阶段中，控制电路装置操作开关以将能量从电感器转移到第二致动器。
3、在第一恢复阶段的第一子阶段中，控制电路装置操作开关以将能量从第一致动器转移到电感器，在第一恢复阶段的第二子阶段中，控制电路装置操作开关以将能量从电感器转移到电压供应节点，并且在第一恢复阶段的第三子阶段中，控制电路装置操作开关以将能量从电感器转移到第二致动器。
4、控制电路装置还可以被配置为：在第一充电阶段的第四子阶段中，操作开关以将通过电感器的电感器电流维持为固定的，为电感器电流可以被反转的下一阶段做准备。
5、控制电路装置还可以被配置为：在第一恢复阶段的第四子阶段中，操作开关以将通过电感器的电感器电流维持为固定的，为电感器电流可以被反转的下一阶段做准备。
6、第一充电阶段的第一子阶段的持续时间可以由控制电路装置基于来自先前阶段的反馈信号、参考差分电压和参考共模电压来设置。第一充电阶段的第二子阶段的持续时间可以由控制电路装置基于来自先前阶段的反馈信号、参考差分电压和参考共模电压来设置。第一充电阶段的第三子阶段的持续时间可以由控制电路装置基于通过电感器的电感器电流的瞬时值的过零点来设置。反馈信号可以是第一致动器和第二致动器两端的电压之间的差分、第一致动器和第二致动器两端的电压的共模以及电感器电流的连续时间值。
7、第一恢复阶段的第一子阶段的持续时间可以由控制电路装置基于来自先前阶段的反馈信号、参考差分电压和参考共模电压来设置。第一恢复阶段的第二子阶段的持续时间可以由控制电路装置基于来自先前阶段的反馈信号、参考差分电压和参考共模电压来设置。第一恢复阶段的第三子阶段的持续时间可以由控制电路装置基于电感器电流的瞬时值的过零点来设置。反馈信号可以是第一致动器和第二致动器两端的电压之间的差分、第一致动器和第二致动器两端的电压的共模以及电感器电流的连续时间值。
8、驱动器电路还可以包括附加开关，用于在控制电路装置的控制下，选择性地操作驱动器电路作为升压转换器，以生成用于驱动开关中的一些开关的高压，该高压大于电压供应节点处的电压。
9、控制电路装置还可以被配置为基于反馈信号，要操作驱动器电路的下一阶段是第二充电阶段还是第二恢复阶段。
10、控制电路装置还可以被配置为：在第二充电阶段的第一子阶段中，操作开关以将能量从第二致动器转移到电感器，在第二充电阶段的第二子阶段中，操作开关以将能量从电压供应节点转移到电感器，并且在第二充电阶段的第三子阶段中，操作开关以将能量从电感器转移到第一致动器。
11、控制电路装置还可以被配置为：在第二恢复阶段的第一子阶段中，操作开关以将能量从第二致动器转移到电感器，在第二恢复阶段的第二子阶段中，操作开关以将能量从电感器转移到电压供应节点，并且在第二恢复阶段的第三子阶段中，操作开关以将能量从电感器转移到第一致动器。反馈信号可以是第一致动器和第二致动器两端的电压之间的差分、第一致动器和第二致动器两端的电压的共模以及电感器电流的连续时间值。
12、控制电路装置可以通过以下操作来基本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于差分压电致动器系统的驱动器系统，所述驱动器系统包括：
2.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中所述控制电路装置还被配置为：在所述第一充电阶段的第四子阶段中，操作所述开关以将通过所述电感器的电感器电流维持为固定的，为所述电感器电流能够被反转的下一阶段做准备。
3.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中所述控制电路装置还被配置为：在所述第一恢复阶段的第四子阶段中，操作所述开关以将通过所述电感器的电感器电流维持为固定的，为所述电感器电流能够被反转的下一阶段做准备。
4.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中所述第一充电阶段的所述第一子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于来自先前阶段的所述反馈信号、参考差分电压以及参考共模电压来设置；其中所述第一充电阶段的所述第二子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于来自先前阶段的所述反馈信号、所述参考差分电压以及所述参考共模电压来设置；其中所述第一充电阶段的所述第三子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于通过所述电感器的电感器电流的瞬时值的过零点来设置。
5.根据权利要求4所述的驱动器系统，其中所述
6.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中所述第一恢复阶段的所述第一子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于来自先前阶段的所述反馈信号、参考差分电压和参考共模电压来设置；其中所述第一恢复阶段的所述第二子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于来自先前阶段的所述反馈信号、所述参考差分电压和所述参考共模电压来设置；其中所述第一恢复阶段的所述第三子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于所述电感器电流的所述瞬时值的过零点来设置。
7.根据权利要求6所述的驱动器系统，其中所述反馈信号包括跨所述第一致动器和所述第二致动器的电压之间的差分、跨所述第一致动器和所述第二致动器的电压的共模以及所述电感器电流的连续时间值。
8.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中所述驱动器电路还包括附加开关，所述附加开关用于在所述控制电路装置的控制下，选择性地操作所述驱动器电路作为升压转换器，以生成用于驱动所述开关中的一些开关的高压，所述高压大于所述电压供应节点处的电压。
9.根据权利要求1所述的驱动器系统，
10.根据权利要求9所述的驱动器系统，
11.根据权利要求10所述的驱动器系统，其中所述第一恢复阶段或所述第二恢复阶段中的所述第三子阶段的持续时间指示在所述第二子阶段之后存在的所述残余能量；其中如果所述第一恢复阶段的所述第三子阶段的所述持续时间接近零，则所述下一阶段将是第一充电阶段，并且如果所述第二恢复阶段的所述第三子阶段的所述持续时间接近零，则所述下一阶段将是第二充电阶段。
12.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中每个下一阶段的持续时间是预定并且固定的。
13.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中每个下一阶段的持续时间不是预定的并且不是固定的。
14.一种用于差分压电致动器系统的驱动器系统，所述驱动器系统包括：
15.根据权利要求14所述的驱动器系统，其中所述控制电路装置还被配置为：在所述充电阶段的第四子阶段中，闭合所述第二开关和所述第四开关以保持通过所述电感器的电感器电流固定，理想地固定为零，为所述电流能够被反转或不反转的所述下一时段做准备。
16.根据权利要求14所述的驱动器系统，其中所述控制电路装置还被配置为：在所述恢复阶段的第四子阶段中，闭合所述第二开关和所述第四开关以将通过所述电感器的电感器电流维持为固定的，理想地固定为零，为所述电流能够被反转或不反转的所述下一时段做准备。
17.根据权利要求14所述的驱动器系统，其中所述第一充电阶段的所述第一子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于来自先前阶段的所述反馈信号、参考差分电压和参考共模电压来设置；其中所述第一充电阶段的所述第二子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于来自先前阶段的所述反馈信号、所述参考差分电压和所述参考共模电压来设置；其中所述第一充电阶段的所述第三子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于通过所述电感器的电感器电流的瞬时值的过零点来设置。
18.根据权利要求17所述的驱动器系统，其中所述反馈信号包括跨所述第一致动器和所述第二致动器的电压之间的差分以及跨所述第一致动器和所述第二致动器的电压的共模以及所述电感器电流的连续时间值。
19.根据权利要求14所述的驱动器系统，其中所述第一恢复阶段的所述第一子阶段的持续时间由所述...
【技术特征摘要】
1.一种用于差分压电致动器系统的驱动器系统，所述驱动器系统包括：
2.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中所述控制电路装置还被配置为：在所述第一充电阶段的第四子阶段中，操作所述开关以将通过所述电感器的电感器电流维持为固定的，为所述电感器电流能够被反转的下一阶段做准备。
3.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中所述控制电路装置还被配置为：在所述第一恢复阶段的第四子阶段中，操作所述开关以将通过所述电感器的电感器电流维持为固定的，为所述电感器电流能够被反转的下一阶段做准备。
4.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中所述第一充电阶段的所述第一子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于来自先前阶段的所述反馈信号、参考差分电压以及参考共模电压来设置；其中所述第一充电阶段的所述第二子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于来自先前阶段的所述反馈信号、所述参考差分电压以及所述参考共模电压来设置；其中所述第一充电阶段的所述第三子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于通过所述电感器的电感器电流的瞬时值的过零点来设置。
5.根据权利要求4所述的驱动器系统，其中所述反馈信号包括跨所述第一致动器和所述第二致动器的电压之间的差分、跨所述第一致动器和所述第二致动器的电压的共模以及所述电感器电流的连续时间值。
6.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中所述第一恢复阶段的所述第一子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于来自先前阶段的所述反馈信号、参考差分电压和参考共模电压来设置；其中所述第一恢复阶段的所述第二子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于来自先前阶段的所述反馈信号、所述参考差分电压和所述参考共模电压来设置；其中所述第一恢复阶段的所述第三子阶段的持续时间由所述控制电路装置基于所述电感器电流的所述瞬时值的过零点来设置。
7.根据权利要求6所述的驱动器系统，其中所述反馈信号包括跨所述第一致动器和所述第二致动器的电压之间的差分、跨所述第一致动器和所述第二致动器的电压的共模以及所述电感器电流的连续时间值。
8.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中所述驱动器电路还包括附加开关，所述附加开关用于在所述控制电路装置的控制下，选择性地操作所述驱动器电路作为升压转换器，以生成用于驱动所述开关中的一些开关的高压，所述高压大于所述电压供应节点处的电压。
9.根据权利要求1所述的驱动器系统，
10.根据权利要求9所述的驱动器系统，
11.根据权利要求10所述的驱动器系统，其中所述第一恢复阶段或所述第二恢复阶段中的所述第三子阶段的持续时间指示在所述第二子阶段之后存在的所述残余能量；其中如果所述第一恢复阶段的所述第三子阶段的所述持续时间接近零，则所述下一阶段将是第一充电阶段，并且如果所述第二恢复阶段的所述第三子阶段的所述持续时间接近零，则所述下一阶段将是第二充电阶段。
12.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中每个下一阶段的持续时间是预定并且固定的。
13.根据权利要求1所述的驱动器系统，其中每个下一阶段的持续时间不是预定的并且不是固定的。
14.一种用于差分压电致动器系统的驱动器系统，所述驱动器系统包括：
15.根据权利要求14所述的驱动器系统，其中所述控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·扎姆普罗戈诺，R·E·富尔切里，M·贾诺罗，G·兰格弗尔德，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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