【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种机电系统和一种用于运行机电系统的方法。
技术介绍
1、微机电(mems)系统可以包括例如旋转速率传感器或振动式微镜。它们通常由具有机械振动质量(mems振动器)和专用集成电路(asic)的mems元件构成。在此，asic用于操控mems振动器并且也用于评估和准备且在必要时处理电信号
2、在给这些asic供电时，使用电压调节器，该电压调节器将外部电源电压从例如3.3伏调低到至少一个较小的电压(例如小于1伏的电压)，该较小的电压适合于给asic上的内部电路部件供电。该电压被称为“核心电压(core-spannung)”。小的核心电压由于所使用的asic技术而是必需的。电压调节器优选在asic上实现。
3、作为电压调节器，使用线性调节器、尤其是ldo调节器(低压差调节器)，其特点是成本有利的实现和高的干扰抑制。然而，线性调节器具有高的损耗功率并且由此导致系统的高的总电流消耗。因此，例如在上述输入和核心电压的情况下，大约70％的功率将由线性调节器消耗，而只有30％的功率可用于电路的运行。因此，功率消耗比理论上所需的功率消耗高，为3.3倍。
4、作为线性调节器的替代方案，可使用开关调节器(“dc-dc”)。由此，可以改进调节器的效率并且因此改进传感器系统的功率消耗。然而，不同于线性调节器地，开关调节器以振动频率运行，该振动频率导致输出电压上的残留波纹度。该干扰信号能够引起例如系统的测量或控制装置中的干涉，并且因此以噪声以及开关调节器的频率和mems振动器(尤其例如旋转速率传感器或微镜)
技术实现思路
1、本专利技术提供了具有独立权利要求的特征的机电系统和用于运行机电系统的方法。
2、优选的实施方式是各个从属权利要求的主题。
3、因此，根据第一方面，本专利技术涉及一种机电系统，其具有微机电装置，mems装置，mems装置具有能振动的部件，其中，mems装置构造为用于，输出与能振动的部件的振动运动有关的信号。进一步，该机电系统包括信号处理装置，信号处理装置构造为用于，接收和处理由mems装置输出的信号。进一步，该机电系统包括电压提供装置，电压提供装置构造为用于，给信号处理装置提供至少一个电源电压，其中，电压提供装置包括至少一个开关调节器。电压提供装置能够在同步运行状态中和在异步运行状态中运行。当能振动的部件被激励进行振动时，电压提供装置能够在同步运行状态中运行，其中，电压提供装置在同步运行状态中作为开关调节器运行，其中，在同步运行状态中，开关调节器与能振动的部件的振动运动同步。在异步运行状态中，电压提供装置不与能振动的部件同步。
4、因此，根据第二方面，本专利技术涉及一种用于运行机电系统的方法，该机电系统具有：微机电装置，mems装置，所述mems装置具有能振动的部件，其中，mems装置构造为用于，输出与能振动的部件的振动运动有关的信号；信号处理装置，所述信号处理装置构造为用于，接收和处理由mems装置输出的信号；和电压提供装置，所述电压提供装置构造为用于，给信号处理装置提供电源电压。电压提供装置能够在异步运行状态中运行，其中，在异步运行状态中，电压提供装置不与能振动的部件同步。当能振动的部件被激励进行振动时，电压提供装置能够在同步运行状态中运行，其中，电压提供装置在同步运行状态中作为开关调节器运行，其中，在同步运行状态中，开关调节器与能振动的部件的振动运动同步。
5、专利技术优点
6、本专利技术能够实现通过使用至少一个开关调节器来降低机电系统的功率消耗，而在此不会因mems振动器与开关调节器的异步振动频率的叠加而产生干扰。
7、在此，所述一个或多个开关调节器可以在两个模式(运行状态)中运行，即异步和同步。在异步运行状态中，开关调节器以自己的频率、优选自身产生的频率振动。
8、在同步模式中，开关调节器能够被同步，用于使能振动的部件(mems振动器)振动。
9、典型地，能振动的部件并不总是振动，例如在接通时或在振动器不运行期间，以便节省功率。在这种情况下，电压提供装置能够在异步运行状态中运行，以确保核心电压的可用性。
10、根据机电系统的另一个实施方式，电压提供装置在异步运行状态中运行，如果能振动的部件未激活(即，不实施振动运动)或者仍不稳定地振动(即，尚未处于稳态状态中)。在这些情形下，开关调节器对系统(例如传感器系统)的干涉通常不会干扰性地起作用。
11、本专利技术的优点是，通过同步运行模式提供了以下可能性：使用开关调节器，而系统性能不会受到开关调节器的残留波纹度的影响。
12、根据机电系统的另一个实施方式，电压提供装置是mems装置的部分。电压提供装置可以布置在mems装置的共同基板上和/或位于mems装置的壳体中。
13、根据另一个实施方式，整个机电系统本身就是一个微机电系统(mems系统)。在这种情况下，电压提供装置是mems系统的部分。
14、根据另一个实施方式，机电系统是宏观系统(即，不是mems系统)。例如，该机电系统可以是智能手机、平板电脑、可穿戴设备、可听设备、增强现实设备、虚拟现实设备、无人机、游戏设备、玩具、机器人、个人数字助理、智能家居设备或工业环境中的设备，或者也可以是这些设备之一的部件。尤其地，机电系统可以用于以下应用中的至少一个应用：显著运动的识别、自由落体识别、背景识别、手势控制、高度稳定化、楼层识别、飞行控制、老年护理、卡路里计数器、建筑内外的导航、位置跟踪、边界和障碍物识别；头戴式耳机/入耳式耳机(可听设备)的佩戴状态的检测作为入耳检测，头部取向和头部运动的确定。
15、mems装置使用在各种计算机控制的设备(例如机器人、家用器具、生产设施、入口控制系统、车辆(例如自主车辆))中，还用于主动和被动安全(例如用于esp、翻滚传感等)，并且使用在驾驶员辅助系统中，其中，机电系统可以是这些设备之一或这些设备的一个部件。
16、在此，电压提供装置可以是mems装置的部分。然而，电压提供装置也可以构造在相对于mems装置的外部。尤其地，外部的开关调节器可以设置为电压提供装置的部分。
17、根据机电系统的另一个实施方式，取决于能振动的部件的振动运动信号是用于监控mems振动器的振动运动的测量信号，该测量信号是振动运动的调节的基础。例如，该信号可以包括关于能振动的部件的偏转或者说位置和/或能振动的部件的振动运动的振动频率和/或相位的信息。
18、根据机电系统的另一个实施方式，当能振动的部件被激励进行振动时，虽然电压提供装置能够在同步运行状态中运行，但是也能够至少暂时地进一步在异步模式中运行。电压提供装置在何种运行状态中运行可以取决于外部条件，例如取决于mems振动器的起振状态(einschwingzustand)或也取决于对mems系统的与使用有关的性能要求本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种机电系统(10；20)，其具有：
2.根据权利要求1所述的机电系统(10；20)，其中，所述信号处理装置(3)构造为用于，求取所述能振动的部件(2)处于稳态状态中，并且构造为用于，当所述能振动的部件(2)处于所述稳态状态中时，将所述电压提供装置(5)置于所述同步运行状态中。
3.根据权利要求1或2所述的机电系统(10；20)，其中，所述电压提供装置(5)构造为用于，在激活所述MEMS装置(1)之后从所述异步运行状态切换到所述同步运行状态中，和/或，在停用所述MEMS装置(1)之前从所述同步运行状态切换到所述异步运行状态中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的机电系统(10；20)，其中，所述电压提供装置(5)构造为用于，在激活所述MEMS装置之后的预给定的时间后从所述异步运行状态切换到所述同步运行状态中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的机电系统(10；20)，其中，所述电压提供装置(5)在所述异步运行状态中作为开关调节器运行。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的机电系统(10；20)，其中，所述电压提供装置
7.根据前述权利要求中任一项所述的机电系统(10；20)，其中，所述信号处理装置(3)构造为用于，根据所述能振动的部件(2)的所述振动运动向所述电压提供装置(5)输出振动状态信号(41)，其中，所述电压提供装置(5)构造为用于，基于所述振动状态信号(41)使所述开关调节器与所述能振动的部件(2)的所述振动运动同步。
8.根据前述权利要求中任一项所述的机电系统(10；20)，其中，所述电压提供装置(5)构造为用于，在所述同步运行模式中调节整数频率比和固定相位比，以用于使所述开关调节器与所述能振动的部件(2)的所述振动运动同步。
9.根据前述权利要求中任一项所述的机电系统(10；20)，其中，所述电压提供装置(5)集成到所述信号处理装置(3)中。
10.一种用于运行机电系统(10；20)的方法，所述机电系统具有：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种机电系统(10；20)，其具有：
2.根据权利要求1所述的机电系统(10；20)，其中，所述信号处理装置(3)构造为用于，求取所述能振动的部件(2)处于稳态状态中，并且构造为用于，当所述能振动的部件(2)处于所述稳态状态中时，将所述电压提供装置(5)置于所述同步运行状态中。
3.根据权利要求1或2所述的机电系统(10；20)，其中，所述电压提供装置(5)构造为用于，在激活所述mems装置(1)之后从所述异步运行状态切换到所述同步运行状态中，和/或，在停用所述mems装置(1)之前从所述同步运行状态切换到所述异步运行状态中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的机电系统(10；20)，其中，所述电压提供装置(5)构造为用于，在激活所述mems装置之后的预给定的时间后从所述异步运行状态切换到所述同步运行状态中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的机电系统(10；20)，其中，所述电压提供装置(5)在所述异步运行状态中作为开关调节器运行。
【专利技术属性】
技术研发人员：T·吉塞尔曼，G·拉梅尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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