JP2001157472A - Piezo actuator drive circuit - Google Patents
Piezo actuator drive circuitInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピエゾアクチュエータの充電や放電を、回路
の線路に設けられたスイッチのスイッチング作動による
ことなく行い得るようにすることである。
【解決手段】 スイッチ22,4により直流電源21と
断接可能なコンデンサ3を設けてピエゾアクチュエータ
充電用の所定量の電荷をコンデンサ3に蓄電し、ピエゾ
アクチュエータ充電時には充電スイッチ52c,531
cをオンして、コンデンサ3、インダクタ51およびピ
エゾアクチュエータ11が直列に接続された共振回路で
ある充電回路5cを閉成して共振作用によりピエゾアク
チュエータ11を充電する。ピエゾアクチュエータ放電
時には放電スイッチ4をオンして、ピエゾアクチュエー
タ11、インダクタ51およびコンデンサ3が直列に接
続された共振回路である放電回路5dを閉成してコンデ
ンサ3に電荷を回収する。
[PROBLEMS] To enable charging and discharging of a piezo actuator without relying on switching operation of a switch provided on a circuit line. SOLUTION: A capacitor 3 which can be connected to and disconnected from a DC power supply 21 by switches 22 and 4 is provided to store a predetermined amount of electric charge for charging a piezo actuator in the capacitor 3, and charging switches 52c and 531 are charged when the piezo actuator is charged.
is turned on, the charging circuit 5c, which is a resonance circuit in which the capacitor 3, the inductor 51 and the piezo actuator 11 are connected in series, is closed to charge the piezo actuator 11 by resonance. At the time of discharging the piezo actuator, the discharge switch 4 is turned on, and the discharging circuit 5d, which is a resonance circuit in which the piezo actuator 11, the inductor 51 and the capacitor 3 are connected in series, is closed to collect the electric charge in the capacitor 3.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はピエゾアクチュエー
タ駆動回路に関する。The present invention relates to a piezo actuator drive circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】ピエゾアクチュエータは圧電体の積層体
が圧電効果により伸縮するアクチュエータで、例えば、
ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置にお
ける燃料噴射用インジェクタの開弁と閉弁との切り替え
用としてインジェクタ内に配設されている。ピエゾアク
チュエータは容量性の負荷であり、その充電と放電とで
伸長状態と縮小状態とが切り替えられる。2. Description of the Related Art A piezo actuator is an actuator in which a laminate of piezoelectric materials expands and contracts due to a piezoelectric effect.
The fuel injection injector of the common rail fuel injection device for a diesel engine is provided in the injector for switching between opening and closing of the injector. The piezo actuator is a capacitive load, and can switch between an extended state and a contracted state by charging and discharging.
【0003】図7はピエゾアクチュエータの駆動回路の
一例を示すもので、ピエゾアクチュエータ901は、充
電スイッチ904をオンすると直流電源902から電流
制限素子903を介してピエゾアクチュエータ901に
充電されて伸長し、充電スイッチ904をオフすると伸
長状態を保持する。一方、その状態から放電スイッチ9
05をオンするとピエゾアクチュエータ901は放電し
縮小する。FIG. 7 shows an example of a driving circuit for a piezo actuator. When a charging switch 904 is turned on, the piezo actuator 901 is charged by a DC power supply 902 via a current limiting element 903 and extended. When the charge switch 904 is turned off, the extended state is maintained. On the other hand, from that state, the discharge switch 9
When 05 is turned on, the piezo actuator 901 discharges and contracts.
【0004】特開平10−308542号公報には、ピ
エゾアクチュエータ901の電荷を回収して次回の充電
に供するようにしたものが記載されている。図8にこの
回路の構成を示す。この回路では、直流電源902の後
段にバッファコンデンサ906が設けられ、充電スイッ
チ904、放電スイッチ905にはそれぞれ並列にダイ
オード907,908が接続されている。ダイオード9
07,908はコンデンサ902電圧に対して逆バイア
ス方向に接続される。また、電流制限素子909はイン
ダクタであるコイルで構成されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-308542 discloses a technique in which electric charges of a piezo actuator 901 are collected and used for the next charging. FIG. 8 shows the configuration of this circuit. In this circuit, a buffer capacitor 906 is provided downstream of the DC power supply 902, and diodes 907 and 908 are connected in parallel to the charge switch 904 and the discharge switch 905, respectively. Diode 9
07 and 908 are connected in the reverse bias direction with respect to the voltage of the capacitor 902. Further, the current limiting element 909 is configured by a coil that is an inductor.
【0005】ピエゾアクチュエータ901の充電は充電
スイッチ904をパルス状にオンオフを繰り返す。オン
時にコイル909に蓄積した電磁エネルギーにより、オ
フ時にコイル909、ピエゾアクチュエータ901、ダ
イオード907により形成される回路によりピエゾアク
チュエータ901が充電され、ピエゾアクチュエータ9
01電圧が上昇する。[0005] The charging of the piezo actuator 901 is repeated by repeatedly turning on and off the charge switch 904 in a pulsed manner. The piezo actuator 901 is charged by the circuit formed by the coil 909, the piezo actuator 901 and the diode 907 by the electromagnetic energy accumulated in the coil 909 when the piezo actuator 9 is turned off.
01 voltage rises.
【0006】一方、ピエゾアクチュエータ901の放電
は充電時とは逆に放電スイッチ905をパルス状にオン
オフを繰り返す。オン時にピエゾアクチュエータ90
1、コイル909および放電スイッチ905で閉成され
る回路により、ピエゾアクチュエータ901に保持され
たエネルギーがコイル909の電磁エネルギーに変換さ
れ、オフ時に、ピエゾアクチュエータ901、コイル9
09およびダイオード908により形成される回路によ
りバッファコンデンサ906に回収される。On the other hand, when the piezo actuator 901 is discharged, the discharge switch 905 is repeatedly turned on and off in a pulsed manner, contrary to the charging operation. Piezo actuator 90 when on
1, a circuit closed by the coil 909 and the discharge switch 905 converts the energy held in the piezo actuator 901 into electromagnetic energy of the coil 909, and turns off the piezo actuator 901 and the coil 9 when off.
09 and a diode 908 collect the data in the buffer capacitor 906.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平10−308542号公報記載の回路では、ピエゾ
アクチュエータの充放電時に充電スイッチや放電スイッ
チをスイッチング作動可能に構成する必要があり、スイ
ッチ制御用の回路が複雑化する。またスイッチングロス
があるので回収効率は必ずしもよくない。However, in the circuit described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-308542, it is necessary to configure a charge switch and a discharge switch so that switching can be performed when charging and discharging a piezo actuator. The circuit becomes complicated. Also, the recovery efficiency is not always good because of the switching loss.
【0008】本発明は上記実情に鑑みなされたもので、
ピエゾアクチュエータの充放電時にスイッチのスイッチ
ング作動が不要で、しかも回収効率のよいピエゾアクチ
ュエータ駆動回路を提供することを目的とする。[0008] The present invention has been made in view of the above circumstances,
It is an object of the present invention to provide a piezo actuator driving circuit which does not require a switching operation of a switch at the time of charging / discharging of a piezo actuator and has high recovery efficiency.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、ピエゾアクチュエータ駆動回路に、直流電源により
蓄電するコンデンサと、上記ピエゾアクチュエータの充
電に先立ち直流電源とコンデンサとの間を接続してコン
デンサをピエゾアクチュエータ充電用に蓄電せしめると
ともに蓄電完了後に直流電源とコンデンサとの間を遮断
する蓄電制御スイッチと、コンデンサとピエゾアクチュ
エータとの間に介設されたインダクタを有しコンデン
サ、インダクタおよびピエゾアクチュエータが直列に接
続されたLC共振回路を形成する充電回路と、コンデン
サとピエゾアクチュエータとの間に介設されたインダク
タを有しコンデンサ、インダクタおよびピエゾアクチュ
エータが直列に接続されたLC共振回路を形成する放電
回路と、上記充電回路の線路に設けられ上記充電回路の
閉成と開成とを切り替える充電スイッチと、上記放電回
路の線路に設けられ上記放電回路の閉成と開成とを切り
替える放電スイッチとを具備せしめる。According to the first aspect of the present invention, a capacitor for storing electric power by a DC power supply and a DC power supply and a capacitor are connected between the DC power supply and the capacitor prior to charging the piezoelectric actuator. And a power storage control switch that cuts off between the DC power supply and the capacitor after the power storage is completed, and an inductor interposed between the capacitor and the piezo actuator. A charging circuit forming an LC resonance circuit connected in series, and a discharge having an inductor interposed between a capacitor and a piezo actuator, forming a LC resonance circuit in which the capacitor, inductor and piezo actuator are connected in series Circuit and the charging circuit described above Allowed to comprise a charging switch for switching between opening and closing of the charging circuit provided on the line, and a discharge switch for switching between opening and closing of the discharge circuit provided in the line of the discharge circuit.
【0010】ピエゾアクチュエータの充電中および放電
中は直流電源とコンデンサとの間が遮断され、充電時に
は充電回路が閉成され、放電時には放電回路が閉成され
る。ここで充電回路、放電回路はコンデンサとピエゾア
クチュエータとを含んだLC共振回路を形成するので、
充電スイッチ、放電スイッチをスイッチングすることな
く効率よく一気にピエゾアクチュエータの充電、放電を
行うことができる。During charging and discharging of the piezo actuator, the connection between the DC power supply and the capacitor is cut off, the charging circuit is closed during charging, and the discharging circuit is closed during discharging. Here, since the charging circuit and the discharging circuit form an LC resonance circuit including a capacitor and a piezo actuator,
The piezo actuator can be charged and discharged efficiently at a stretch without switching the charge switch and the discharge switch.
【0011】請求項2記載の発明では、上記コンデンサ
の静電容量を上記ピエゾアクチュエータの静電容量より
も小さく設定する。According to the second aspect of the present invention, the capacitance of the capacitor is set smaller than the capacitance of the piezo actuator.
【0012】かかる設定とすることで、充電回路におけ
る共振振動が自由に行い得るものとすると、コンデンサ
は負電圧をとり得る。したがって、コンデンサの全蓄電
量をピエゾアクチュエータに移動せしめることができ
る。[0012] With this setting, if resonance oscillation in the charging circuit can be performed freely, the capacitor can take a negative voltage. Therefore, it is possible to move the entire charge amount of the capacitor to the piezo actuator.
【0013】請求項3記載の発明では、請求項2の発明
の構成において、上記コンデンサの電荷量が0になると
上記ピエゾアクチュエータの充電を停止せしめる充電停
止手段を具備せしめる。According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the second aspect of the present invention, there is provided a charge stopping means for stopping the charging of the piezo actuator when the charge amount of the capacitor becomes zero.
【0014】コンデンサの電荷量が0になるとピエゾア
クチュエータの充電が停止するので、ピエゾアクチュエ
ータの充電量の制御を、上記直流電源によるコンデンサ
の蓄電量を設定することで容易に行い得る。例えばコン
デンサ電圧により正確に制御することができる。Since the charging of the piezo actuator is stopped when the charge amount of the capacitor becomes 0, the control of the charging amount of the piezo actuator can be easily performed by setting the amount of charge of the capacitor by the DC power supply. For example, it can be accurately controlled by a capacitor voltage.
【0015】請求項4記載の発明では、請求項3の発明
の構成において、上記充電停止手段を、上記コンデンサ
に逆並列に接続され上記コンデンサの負電圧を禁止する
第1のダイオードと、上記充電回路の線路に上記ピエゾ
アクチュエータの充電電流が順方向となるように設けら
れた第2のダイオードとで構成する。According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect of the present invention, the charge stopping means includes a first diode connected in anti-parallel to the capacitor to inhibit a negative voltage of the capacitor, A second diode is provided on the circuit line so that the charging current of the piezo actuator is in the forward direction.
【0016】ピエゾアクチュエータの充電時において、
第1のダイオードによりコンデンサ電圧の負圧が防止さ
れ、第2のダイオードによりピエゾアクチュエータから
コンデンサへ逆流する電流が禁止されるから、コンデン
サ電圧が0になった時点で、すなわちコンデンサが空に
なると自動的にピエゾアクチュエータの充電が停止しそ
の状態が保持される。When charging the piezo actuator,
The first diode prevents the negative voltage of the capacitor voltage, and the second diode inhibits the current flowing backward from the piezo actuator to the capacitor. Therefore, when the capacitor voltage becomes zero, that is, when the capacitor becomes empty, an automatic operation is performed. The charging of the piezo actuator is stopped temporarily, and that state is maintained.
【0017】請求項5記載の発明では、請求項1ないし
4の発明の構成において、上記放電回路の線路に上記ピ
エゾアクチュエータの放電電流が順方向となるようにダ
イオードを設ける。According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the first to fourth aspects of the present invention, a diode is provided on the line of the discharge circuit so that the discharge current of the piezo actuator is in the forward direction.
【0018】ピエゾアクチュエータの放電時において、
ダイオードによりコンデンサからピエゾアクチュエータ
へ逆流する電流が禁止されるから、ピエゾアクチュエー
タが再び充電し伸長することを、放電スイッチの開成作
動によることなく回避することができる。When discharging the piezo actuator,
Since the diode prevents the current flowing backward from the capacitor to the piezo actuator, it is possible to prevent the piezo actuator from being charged and expanded again without relying on the opening operation of the discharge switch.
【0019】請求項6記載の発明では、請求項1ないし
5の発明の構成において、上記充電回路を形成する上記
インダクタと放電回路を形成する上記インダクタとが共
通の構成とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the first to fifth aspects, the inductor forming the charging circuit and the inductor forming the discharging circuit have a common configuration.
【0020】インダクタを共通とすることで部品数を低
減することができる。By using a common inductor, the number of components can be reduced.
【0021】請求項7記載の発明では、請求項1ないし
5の発明の構成において、上記充電回路を形成する上記
インダクタと放電回路を形成する上記インダクタとが別
体の構成とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the configuration of the first to fifth aspects of the present invention, the inductor forming the charging circuit and the inductor forming the discharging circuit are configured separately.
【0022】インダクタのインダクタンスは充電回路、
放電回路における充電電流、放電電流の大きさを規定す
るので、充電速度、放電速度を独立に設定することがで
きる。The inductance of the inductor is a charging circuit,
Since the magnitudes of the charging current and the discharging current in the discharging circuit are specified, the charging speed and the discharging speed can be set independently.
【0023】請求項8記載の発明では、請求項6または
7の発明の構成において、上記コンデンサの静電容量を
上記ピエゾアクチュエータの静電容量よりも小さく設定
する。かつ、上記ピエゾアクチュエータと上記インダク
タとを通り上記コンデンサを迂回する回路の閉成と開成
とを切り替える残存電荷放電スイッチを具備せしめる。According to an eighth aspect of the present invention, in the configuration of the sixth or seventh aspect, the capacitance of the capacitor is set smaller than the capacitance of the piezo actuator. In addition, a residual charge discharging switch for switching between closing and opening of a circuit that bypasses the capacitor through the piezo actuator and the inductor is provided.
【0024】コンデンサおよびピエゾアクチュエータの
静電容量を上記のごとく設定してコンデンサの全蓄電量
をピエゾアクチュエータに移動可能となる。そして、ピ
エゾアクチュエータ放電時にピエゾアクチュエータに残
存する電荷が、上記コンデンサを迂回する回路を閉成す
ることで放電回路のインダクタに移動し、次いで開成す
ると瞬時にコンデンサに回収され、さらに回収効率を高
めることができる。By setting the capacitances of the capacitor and the piezo actuator as described above, the entire charge of the capacitor can be moved to the piezo actuator. Then, the electric charge remaining in the piezo actuator at the time of discharging the piezo actuator moves to the inductor of the discharge circuit by closing the circuit bypassing the capacitor, and is then immediately collected by the capacitor when opened, thereby further improving the collection efficiency. Can be.
【0025】請求項9記載の発明では、請求項1ないし
5の発明の構成において、上記放電回路を形成する上記
インダクタは、上記充電回路を構成するインダクタを二
次側コイルとするトランスで構成する。According to a ninth aspect of the present invention, in the configuration of the first to fifth aspects of the present invention, the inductor forming the discharge circuit is configured by a transformer having an inductor forming the charging circuit as a secondary coil. .
【0026】放電時には、コンデンサとピエゾアクチュ
エータとがトランスを介して結合するので、ピエゾアク
チュエータに残存電荷が生じることなくコンデンサへの
回収を行い得る。At the time of discharging, the capacitor and the piezo actuator are connected via a transformer, so that the piezo actuator can be recovered to the capacitor without any remaining charge.
【0027】請求項10記載の発明では、請求項1ない
し9の発明の構成において、上記直流電源と上記コンデ
ンサとの間にコンデンサに直列に電流制限素子を設け
る。According to a tenth aspect of the present invention, in the configuration of the first to ninth aspects, a current limiting element is provided between the DC power supply and the capacitor in series with the capacitor.
【0028】コンデンサにピエゾアクチュエータ駆動用
の蓄電を行う際に直流電源からコンデンサへの電流が制
限されるので、蓄電制御用スイッチ等の劣化を防止する
ことができる。Since the current from the DC power supply to the capacitor is limited when the capacitor is charged for driving the piezo actuator, it is possible to prevent deterioration of the storage control switch and the like.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1に本発明の
ピエゾアクチュエータ駆動回路の構成を示す。本ピエゾ
アクチュエータ駆動回路は4つのピエゾアクチュエータ
11,12,13,14を駆動するもので、例えば4気
筒ディーゼルエンジンの上記コモンレール式燃料噴射装
置に用いたものを示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 shows the configuration of a piezo actuator drive circuit according to the present invention. This piezo actuator drive circuit drives four piezo actuators 11, 12, 13, and 14, and is used for the common rail type fuel injection device of a four-cylinder diesel engine, for example.
【0030】本ピエゾアクチュエータ駆動回路は、ピエ
ゾアクチュエータ11〜14駆動用の電気エネルギーを
保持するコンデンサ3、コンデンサ3に給電する直流電
源21等を備えている。直流電源21はバッテリやDC
−DCコンバータ等からなり、数十〜数百Vの大きさの
電圧をコンデンサ3に印加する。コンデンサ3への印加
電圧は正圧である。コンデンサ3は静電容量の温度依存
性の殆どないもの、例えばフィルムコンデンサが望まし
く、使用温度域においてコンデンサ容量をC1、容量性
負荷であるピエゾアクチュエータ11〜14の各静電容
量をC2 としてC1 ≦C2 となるように設定したものを
使用する。The piezo actuator drive circuit includes a capacitor 3 for holding electric energy for driving the piezo actuators 11 to 14, a DC power supply 21 for supplying power to the capacitor 3, and the like. DC power supply 21 is a battery or DC
A DC converter or the like, which applies a voltage of several tens to several hundreds of volts to the capacitor 3; The voltage applied to the capacitor 3 is a positive pressure. It is desirable that the capacitor 3 has almost no temperature dependence of the capacitance, for example, a film capacitor. In the operating temperature range, the capacitance of the capacitor is C1, and the capacitance of each of the piezo actuators 11 to 14 as the capacitive load is C2. Use the one set to be C2.
【0031】コンデンサ3には並列に後述する負圧防止
用ダイオード6が接続されるとともに、直列に、並列接
続された充電経路ダイオード54cと放電開始スイッチ
である通電経路切り替えスイッチ4とが接続してある。
負圧防止用ダイオード6はコンデンサ3に対して逆バイ
アス方向に接続され、充電経路ダイオード54cはコン
デンサ3に対して順バイアス方向に接続される。The capacitor 3 is connected in parallel with a diode 6 for preventing negative pressure, which will be described later, and connected in series with a charge path diode 54c connected in parallel and an energization path switch 4 which is a discharge start switch. is there.
The negative pressure preventing diode 6 is connected to the capacitor 3 in a reverse bias direction, and the charging path diode 54c is connected to the capacitor 3 in a forward bias direction.
【0032】直流電源21とコンデンサ3との間には蓄
電制御スイッチ22および電流制限素子である蓄電コイ
ル23が直列に設けてあり、直流電源21に逆バイアス
方向にダイオード24が設けてある。蓄電制御スイッチ
22と通電経路切り替えスイッチ4とがオンのとき、そ
の間、直流電源21から蓄電コイル23を介してコンデ
ンサ3に給電される。蓄電コイル23を設けることでコ
ンデンサ3給電時の過電流を防止し蓄電制御スイッチ2
2等の劣化を防止するようになっている。A power storage control switch 22 and a power storage coil 23 as a current limiting element are provided in series between the DC power supply 21 and the capacitor 3, and a diode 24 is provided in the DC power supply 21 in a reverse bias direction. When the storage control switch 22 and the energization path changeover switch 4 are on, power is supplied to the capacitor 3 from the DC power supply 21 via the storage coil 23 during that time. The provision of the storage coil 23 prevents overcurrent at the time of feeding the capacitor 3 and prevents the storage control switch 2
2 is prevented from deteriorating.
【0033】コンデンサ3の正極側端子と各ピエゾアク
チュエータ11〜14の正極側端子との間には、直列
に、並列接続された充電スイッチ52c、放電経路ダイ
オード54dと、電流制限素子であるコイル51とが接
続してある。ピエゾアクチュエータ11〜14の負極側
端子は、それぞれ、並列接続された選択用スイッチ53
1c,532c,533c,534c、放電経路ダイオ
ード551d,552d,553d,554dが接続し
てある。選択用スイッチ531c〜534c、放電経路
ダイオード551d〜554dは各ピエゾアクチュエー
タ11〜14ごとに設けられる。Between the positive terminal of the capacitor 3 and the positive terminal of each of the piezo actuators 11 to 14, a charge switch 52c and a discharge path diode 54d connected in series and in parallel, and a coil 51 serving as a current limiting element are connected. And are connected. The negative terminals of the piezo actuators 11 to 14 are connected to the selection switches 53 connected in parallel, respectively.
1c, 532c, 533c, 534c and discharge path diodes 551d, 552d, 553d, 554d are connected. Selection switches 531c to 534c and discharge path diodes 551d to 554d are provided for each of the piezo actuators 11 to 14.
【0034】充電時には伸長しようとするピエゾアクチ
ュエータ11〜14と接続された選択用スイッチ531
c〜534cをオンすると、充電経路ダイオード54
c、コンデンサ3、充電スイッチ52c、コイル51、
選択されたピエゾアクチュエータ11〜14およびオン
した選択用スイッチ531c〜534cにより充電回路
5cが形成され、コンデンサ3から選択されたピエゾア
クチュエータ11〜14に充電されそのピエゾアクチュ
エータ11〜14が伸長する。Selection switch 531 connected to piezo actuators 11 to 14 which are to be extended during charging
When turning on c-534c, the charge path diode 54
c, capacitor 3, charging switch 52c, coil 51,
A charging circuit 5c is formed by the selected piezo actuators 11 to 14 and the on selection switches 531c to 534c, and the selected piezo actuators 11 to 14 are charged from the capacitor 3 and the piezo actuators 11 to 14 are extended.
【0035】一方、通電経路切り替えスイッチ4をオン
すると、伸長状態にあるピエゾアクチュエータ11〜1
4に対応する放電経路ダイオード551d〜554d、
ピエゾアクチュエータ11〜14、コイル51、放電経
路ダイオード54d、コンデンサ3および通電経路切り
替え用スイッチ4により放電回路5dが形成され、伸長
状態のピエゾアクチュエータ11〜14から電荷を放電
しピエゾアクチュエータ11〜14を縮小する。On the other hand, when the energizing path switch 4 is turned on, the piezo actuators 11 to 1 in the extended state are turned on.
4, discharge path diodes 551d to 554d corresponding to
A discharge circuit 5d is formed by the piezo actuators 11 to 14, the coil 51, the discharge path diode 54d, the capacitor 3, and the energization path switching switch 4. The discharge circuit 5d discharges electric charges from the piezo actuators 11 to 14 in the extended state, so that to shrink.
【0036】また、コイル51と放電経路ダイオード5
4dとの接続点は残存電荷放電用スイッチ7を介して接
地され、残存電荷放電用スイッチ7のオン時に、後述す
る電荷が残存しているピエゾアクチュエータ11〜14
に対応する551d〜554d、ピエゾアクチュエータ
11〜14、コイル51および残存電荷放電用スイッチ
7により閉回路が形成される。The coil 51 and the discharge path diode 5
4d is grounded via the residual charge discharging switch 7, and when the residual charge discharging switch 7 is turned on, the piezo actuators 11 to 14 in which the charge described later remains.
551d to 554d, the piezo actuators 11 to 14, the coil 51, and the remaining charge discharging switch 7 form a closed circuit.
【0037】上記各スイッチ22〜7は、図示しないマ
イクロコンピュータ等の制御部によりオンオフ制御され
るようになっている。The switches 22 to 7 are controlled to be turned on and off by a control unit such as a microcomputer (not shown).
【0038】本ピエゾアクチュエータ駆動回路の作動を
説明する。図2は駆動回路の各部等の作動状態を示すタ
イムチャートである。コンデンサ3はピエゾアクチュエ
ータ11〜14を伸長させる前に予め蓄電される。先ず
通電経路切り替えスイッチ4をオンする。これにより、
直流電源21、蓄電制御スイッチ22、蓄電制御コイル
23、コンデンサ3および通電経路切り替えスイッチ4
よりなる降圧チョッパ回路が閉成され、次いで、蓄電制
御スイッチ22を繰り返しスイッチングすることにより
コンデンサ3の電圧が上昇していく。コンデンサ3の電
圧が所定値V1に達したらスイッチング動作を停止する
(スイッチオフの状態に復する)。これによりコンデン
サ3に所定量の電荷が蓄電される。The operation of the piezo actuator drive circuit will be described. FIG. 2 is a time chart showing an operation state of each part of the drive circuit. The capacitor 3 is charged in advance before the piezo actuators 11 to 14 are extended. First, the energization path switch 4 is turned on. This allows
DC power supply 21, power storage control switch 22, power storage control coil 23, capacitor 3, and energizing path switch 4
Then, the voltage of the capacitor 3 is increased by repeatedly switching the storage control switch 22. When the voltage of the capacitor 3 reaches the predetermined value V1, the switching operation is stopped (return to the switch-off state). As a result, a predetermined amount of electric charge is stored in the capacitor 3.
【0039】ピエゾアクチュエータ11〜14を伸長す
るタイミングになると、伸長しようとするピエゾアクチ
ュエータ11〜14(以下、これをピエゾアクチュエー
タ11として説明する)に対応する選択スイッチ531
cをオンし、次いで充電スイッチ52cをオンする。こ
れにより、充電経路コンデンサ54c、コンデンサ3、
コイル51、ピエゾアクチュエータ11および選択スイ
ッチ531cよりなる充電回路5cが閉成される。充電
回路5cはLC共振回路であり、この時、C1≦C2 な
ので、共振作用によりピエゾアクチュエータ11の電荷
量の最大値はコンデンサの初期電荷量(上記蓄電量)に
達することができる。そして、負圧防止ダイオード6の
負圧防止作用および充電経路ダイオード54cの逆方向
電流防止作用により、コンデンサ3からの電荷流出が、
コンデンサ3の電荷量が0の時停止する。しかして、コ
ンデンサ3に蓄積されていた電気エネルギーC1 V1 2
/2のすべてがピエゾアクチュエータ11に移動しその
状態で停止することになる。When the timing to extend the piezo actuators 11 to 14 comes, the selection switch 531 corresponding to the piezo actuators 11 to 14 to be extended (hereinafter referred to as the piezo actuator 11).
c is turned on, and then the charging switch 52c is turned on. Thereby, the charging path capacitor 54c, the capacitor 3,
The charging circuit 5c including the coil 51, the piezo actuator 11, and the selection switch 531c is closed. The charging circuit 5c is an LC resonance circuit. At this time, since C1 ≦ C2, the maximum value of the charge amount of the piezo actuator 11 can reach the initial charge amount of the capacitor (the above-mentioned charge amount) by the resonance action. Then, due to the negative pressure preventing action of the negative pressure preventing diode 6 and the reverse current preventing action of the charging path diode 54c, the outflow of charges from the capacitor 3 causes
It stops when the charge amount of the capacitor 3 is 0. Thus, electrical energy C1 V1 2 accumulated in the capacitor 3
/ 2 move to the piezo actuator 11 and stop in that state.
【0040】ピエゾアクチュエータ11への電荷の移動
に伴いピエゾアクチュエータ11は伸長し、上記のごと
くコンデンサ3に蓄積されていた電気エネルギーC1 V
1 2/2のすべてがピエゾアクチュエータ11に移動す
ると、ピエゾアクチュエータ11は上記のごとく電荷の
移動が停止するので伸長状態を保持する。次いで、スイ
ッチ52c,531cをオフする。The piezo actuator 11 extends with the movement of the electric charge to the piezo actuator 11, and the electric energy C1 V stored in the capacitor 3 as described above.
When 1 2/2 all move to the piezoelectric actuator 11, the piezoelectric actuator 11 holds the extended state the movement of the above as the charge is stopped. Next, the switches 52c and 531c are turned off.
【0041】ピエゾアクチュエータ11を縮小するタイ
ミングになると、タイムチャート後半に示すように、通
電経路切り替えスイッチ4を再びオンする。これによ
り、ダイオード551d、ピエゾアクチュエータ11、
コイル51、放電経路ダイオード54d、コンデンサ
3、通電経路切り替えスイッチ4からなる放電回路5d
が閉成される。放電回路5dもまたLC共振回路となる
から、放電回路5dの共振作用によりピエゾアクチュエ
ータ11が放電し、ピエゾアクチュエータ11の電荷が
コンデンサ3に回収される。この場合も上記放電回路5
dの電流は、放電経路ダイオード551d,54dによ
り規定される電荷回収方向の電流のみが許容され、一定
時間の後、電荷の移動は停止する。これによりピエゾア
クチュエータ11が再び充電して伸長することが回避さ
れるので、選択スイッチ531cの開成等により充電回
路5dを開いてピエゾアクチュエータ11の再充電を禁
止する必要がなく、制御負担が少なくて済む。When the timing to reduce the size of the piezo actuator 11 comes, as shown in the latter half of the time chart, the energization path switch 4 is turned on again. Thereby, the diode 551d, the piezo actuator 11,
A discharge circuit 5d including a coil 51, a discharge path diode 54d, a capacitor 3, and a conduction path switch 4
Is closed. Since the discharge circuit 5d is also an LC resonance circuit, the piezo actuator 11 is discharged by the resonance action of the discharge circuit 5d, and the electric charge of the piezo actuator 11 is collected in the capacitor 3. Also in this case, the discharging circuit 5
As the current d, only a current in the charge recovery direction defined by the discharge path diodes 551d and 541d is allowed, and after a certain time, the movement of the charge is stopped. As a result, the piezo actuator 11 is prevented from being recharged and expanded, so that it is not necessary to open the charging circuit 5d by opening the selection switch 531c or the like to prohibit recharging of the piezo actuator 11, thereby reducing the control burden. I'm done.
【0042】なお、C1 ≦C2 なので、充電時と異なり
ピエゾアクチュエータ11には電荷がC1 ,C2 に応じ
て残存するが、残存電荷放電スイッチ7をオンすると放
電経路ダイオード551d、ピエゾアクチュエータ1
1、コイル51および残存電荷放電用スイッチ7で構成
される上記閉成回路が形成されて残存電荷の電気エネル
ギーがコイル51の電磁エネルギーに変換される。次い
で、残存電荷放電用スイッチ7をオフすると、コイル5
1に蓄積された電磁エネルギーが瞬間的にコンデンサ3
に回収され、ごく僅かなコイル51等における損失分を
除けばピエゾアクチュエータ11に供給された電気エネ
ルギーを効率よくすべてコンデンサ3に回収することが
できる。Since C1.ltoreq.C2, the charge remains in the piezo actuator 11 according to C1 and C2, unlike during charging. However, when the remaining charge discharging switch 7 is turned on, the discharge path diode 551d and the piezo actuator 1
1, the closed circuit composed of the coil 51 and the remaining charge discharging switch 7 is formed, and the electric energy of the remaining charge is converted into the electromagnetic energy of the coil 51. Next, when the remaining charge discharging switch 7 is turned off, the coil 5
The electromagnetic energy stored in 1 is instantaneously transferred to the capacitor 3
The electrical energy supplied to the piezo actuator 11 can be efficiently recovered to the capacitor 3 except for a very small loss in the coil 51 and the like.
【0043】このように、本ピエゾアクチュエータ駆動
回路では、コンデンサ3が蓄電完了後、直流電源21と
遮断され、コンデンサ3、コイル51、ピエゾアクチュ
エータ11を含むLC共振回路である充電回路5c、放
電回路5dによりスイッチのスイッチング作動によるこ
となく一気に充電、放電を行い得る。そして、コンデン
サ3に回収した電荷を次回、ピエゾアクチュエータ1
2,13,14を伸長させる時のエネルギーとして再利
用することができ、消費電力を節約することができる。As described above, in the present piezo actuator driving circuit, after the capacitor 3 is completely charged, the DC power supply 21 is cut off, and the charging circuit 5c, which is an LC resonance circuit including the capacitor 3, the coil 51, and the piezo actuator 11, and the discharging circuit By 5d, charging and discharging can be performed at once without depending on the switching operation of the switch. Then, the electric charge collected in the capacitor 3 is transferred to the piezo actuator 1 next time.
2, 13, and 14 can be reused as energy at the time of extension, and power consumption can be saved.
【0044】しかして、続いて行われるピエゾアクチュ
エータ12〜14の伸長では、既にコンデンサ3に、回
収された電気エネルギーが蓄積されているので、蓄電制
御スイッチ22のスイッチングは、コンデンサ3の充電
量の不足分(コンデンサ電圧所定値V1 に達しない分)
のみの充電で足り、速やかにコンデンサ3の充電は完了
する。完了後は、タイムチャート前半部と同様にピエゾ
アクチュエータ12〜14の伸長と縮小とが行われる。In the subsequent extension of the piezo actuators 12 to 14, the recovered electric energy has already been stored in the capacitor 3. Insufficient (the capacitor voltage does not reach the specified value V1)
Only charging is sufficient, and charging of the capacitor 3 is completed immediately. After completion, expansion and contraction of the piezo actuators 12 to 14 are performed as in the first half of the time chart.
【0045】(第2実施形態)図3に本発明の第2実施
形態になるピエゾアクチュエータ駆動回路の構成を示
す。図1に示した第1実施形態の構成において充電回路
と放電回路とでコイルを別々に設けたもので、図中、図
1と同じ番号を付した部分は第1実施形態と実質的に同
じ作動をするので相違点を中心に説明する。(Second Embodiment) FIG. 3 shows the configuration of a piezo actuator driving circuit according to a second embodiment of the present invention. In the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, the coils are separately provided for the charging circuit and the discharging circuit. In the drawing, the portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 are substantially the same as those in the first embodiment. Since the operation is performed, the description will focus on the differences.
【0046】選択された伸長しようとするピエゾアクチ
ュエータ11〜14に対応する選択スイッチ531c〜
534cをオンすると、コンデンサ3、充電経路ダイオ
ード54c、充電スイッチ52c、充電コイル56c、
選択されたピエゾアクチュエータ11および選択スイッ
チ531c〜534cにより充電回路5Acが形成され
る。充電回路5Acは第1実施形態の充電回路5cと実
質的に同等のLC共振回路となる。The selection switches 531c to 531c corresponding to the selected piezoelectric actuators 11 to 14 to be extended.
When 534c is turned on, the capacitor 3, the charging path diode 54c, the charging switch 52c, the charging coil 56c,
A charging circuit 5Ac is formed by the selected piezo actuator 11 and the selection switches 531c to 534c. The charging circuit 5Ac is an LC resonance circuit substantially equivalent to the charging circuit 5c of the first embodiment.
【0047】一方、放電スイッチ52dをオンすると、
伸長状態のピエゾアクチュエータ11〜14に対応する
放電経路ダイオード551d〜554d、上記ピエゾア
クチュエータ11〜14、放電コイル56d、放電スイ
ッチ52d、放電経路ダイオード54d、コンデンサ3
により、伸長状態のピエゾアクチュエータ11〜14の
電荷を放電する放電回路5Adが形成される。放電回路
5Adは第1実施形態の放電回路5dと実質的に同等の
LC共振回路となる。On the other hand, when the discharge switch 52d is turned on,
Discharge path diodes 551d to 554d corresponding to the extended piezo actuators 11 to 14, the piezo actuators 11 to 14, discharge coil 56d, discharge switch 52d, discharge path diode 54d, capacitor 3
Thus, a discharge circuit 5Ad for discharging the electric charges of the piezo actuators 11 to 14 in the extended state is formed. The discharge circuit 5Ad is an LC resonance circuit substantially equivalent to the discharge circuit 5d of the first embodiment.
【0048】図4は本ピエゾアクチュエータ駆動回路の
作動を示すタイムチャートで、タイムチャート前半に示
すように、蓄電制御スイッチ22のスイッチングにより
コンデンサ3に所定量の電荷が蓄積され、伸長しようと
するピエゾアクチュエータ11〜14(以下、ピエゾア
クチュエータ11として説明する)に対応する選択スイ
ッチ531cおよび充電スイッチ52cをオンすると、
充電回路5Acが閉成されて上記ピエゾアクチュエータ
11に充電される。FIG. 4 is a time chart showing the operation of the present piezo actuator driving circuit. As shown in the first half of the time chart, a predetermined amount of electric charge is accumulated in the capacitor 3 by the switching of the electric storage control switch 22, and the piezo to be extended is extended. When the selection switch 531c and the charge switch 52c corresponding to the actuators 11 to 14 (hereinafter, described as the piezo actuator 11) are turned on,
The charging circuit 5Ac is closed and the piezo actuator 11 is charged.
【0049】一方、タイムチャート後半に示すように、
放電スイッチ52dをオンすると放電回路5Adが閉成
されてピエゾアクチュエータ11は放電しコンデンサ3
に回収される。On the other hand, as shown in the second half of the time chart,
When the discharge switch 52d is turned on, the discharge circuit 5Ad is closed, the piezo actuator 11 discharges, and the capacitor 3
Will be collected.
【0050】ここで、充電コイル56c、放電コイル5
6dは電流制限素子であるから、そのインダクタンスに
応じてそれぞれ充電速度および放電速度を規定する。し
たがって、本実施形態では充電速度と放電速度とを独立
に設定することができる。Here, the charging coil 56c and the discharging coil 5
Since 6d is a current limiting element, the charging rate and the discharging rate are specified respectively according to the inductance. Therefore, in the present embodiment, the charging speed and the discharging speed can be set independently.
【0051】なお、ピエゾアクチュエータ11の残存電
荷の回収は、第1実施形態と同様に、残存電荷放電スイ
ッチ7をオンオフすることで行われる。The collection of the remaining charge of the piezo actuator 11 is performed by turning on and off the remaining charge discharging switch 7 as in the first embodiment.
【0052】(第3実施形態)図5に本発明の第3実施
形態になるピエゾアクチュエータ駆動回路の構成を示
す。図1に示した第1実施形態の構成において充電回路
と放電回路とを別の構成としたもので、図中、図1と同
じ番号を付した部分は第1実施形態と実質的に同じ作動
をするので相違点を中心に説明する。(Third Embodiment) FIG. 5 shows the configuration of a piezo actuator driving circuit according to a third embodiment of the present invention. In the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, the charging circuit and the discharging circuit are different from each other. In the figure, the portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 have substantially the same operation as the first embodiment. Therefore, the difference will be mainly described.
【0053】ピエゾアクチュエータ11〜14を充電す
る充電回路5Bcはコンデンサ3、後述するトランス5
7の二次側コイル572、充電経路ダイオード54c、
充電スイッチ52c、選択されたピエゾアクチュエータ
11〜14および選択スイッチ531c〜534cによ
り、第1、第2実施形態の充電回路5c,5Acと実質
的に同等のLC共振回路を形成している。The charging circuit 5Bc for charging the piezo actuators 11 to 14 includes a capacitor 3 and a transformer 5 described later.
7, the secondary coil 572, the charging path diode 54c,
The charging switch 52c, the selected piezo actuators 11 to 14 and the selection switches 531c to 534c form an LC resonance circuit substantially equivalent to the charging circuits 5c and 5Ac of the first and second embodiments.
【0054】放電回路5Bdは伸長状態のピエゾアクチ
ュエータ11〜14に対応する放電経路ダイオード55
1d〜554d、そのピエゾアクチュエータ11〜1
4、トランス57の一次側コイル571および放電スイ
ッチ58dで閉成される一次側回路、ならびにピエゾア
クチュエータ11〜14の放電時の電流方向を規定する
放電経路ダイオード59d、上記トランス一次側コイル
571と電磁的に結合する上記トランス二次側コイル5
72およびコンデンサ3で閉成される二次側回路により
構成され、LC共振回路を形成している。The discharge circuit 5Bd includes a discharge path diode 55 corresponding to the extended piezoelectric actuators 11 to 14.
1d to 554d, and their piezo actuators 11 to 1
4. A primary circuit closed by the primary coil 571 of the transformer 57 and the discharge switch 58d, a discharge path diode 59d for defining a current direction when discharging the piezo actuators 11 to 14, the transformer primary coil 571 and the electromagnetic Transformer secondary side coil 5 which is electrically coupled
72 and a secondary side circuit closed by the capacitor 3 to form an LC resonance circuit.
【0055】図6は本ピエゾアクチュエータ駆動回路の
作動を示すタイムチャートで、蓄電制御スイッチ22の
スイッチングによりコンデンサ3に所定量の電荷が蓄積
され、伸長しようとするピエゾアクチュエータ11〜1
4(以下、ピエゾアクチュエータ11として説明する)
に対応する選択スイッチ531cおよび充電スイッチ5
2cをオンすると、充電回路5Bcが閉成されて上記ピ
エゾアクチュエータ11に充電される。FIG. 6 is a time chart showing the operation of the present piezo actuator drive circuit. A predetermined amount of electric charge is accumulated in the capacitor 3 by switching of the storage control switch 22, and the piezo actuators 11 to 1 which are about to expand.
4 (hereinafter, described as a piezo actuator 11)
Switch 531c and charge switch 5 corresponding to
When the switch 2c is turned on, the charging circuit 5Bc is closed and the piezo actuator 11 is charged.
【0056】一方、放電スイッチ58dをオンすると放
電回路5Bdの上記一次側回路が閉成されてトランス一
次側コイル571に電流が流れ、誘導作用によりトラン
ス二次側コイル572に発生する誘導電圧により上記二
次側回路に電流が流れる。しかしてピエゾアクチュエー
タ11は放電しコンデンサ3に回収される。On the other hand, when the discharge switch 58d is turned on, the primary circuit of the discharge circuit 5Bd is closed and a current flows through the primary coil 571 of the transformer. Current flows through the secondary circuit. Thus, the piezo actuator 11 discharges and is collected by the capacitor 3.
【0057】なお、上記各実施形態は、コンデンサに並
列に接続された負圧防止ダイオードと、充電回路におい
て直列に接続された充電経路ダイオードとにより、コン
デンサ電圧が0になった時点で充電回路が停止するよう
になっており、上記のごとくコンデンサに保持されたエ
ネルギーがすべてピエゾアクチュエータに移動する、等
エネルギー制御となっているが、コンデンサ電圧の検出
系を利用し、コンデンサ電圧が0Vになったら充電スイ
ッチをオフする構成としてもよく、この場合は等電荷量
制御となる。In each of the above embodiments, the negative voltage prevention diode connected in parallel to the capacitor and the charging path diode connected in series in the charging circuit cause the charging circuit to be turned off when the capacitor voltage becomes zero. It is stopped, and all the energy held in the capacitor is moved to the piezo actuator as described above.Equal energy control is used, but if the capacitor voltage becomes 0 V using the capacitor voltage detection system The configuration may be such that the charge switch is turned off, and in this case, equal charge control is performed.
【0058】また、上記各スイッチはバイポーラトラン
ジスタあるいはFET等とし、ベース電流、ゲート電圧
を制御して電流制限をかける構成とするのもよい。Further, each of the switches may be a bipolar transistor or an FET, and may be configured to control the base current and the gate voltage to limit the current.
【0059】なお、本実施形態はコモンレール式燃料噴
射装置に適用したものを示したが、本発明はピエゾアク
チュエータを用いる他の用途にも適用することができ
る。Although the present embodiment has been described as applied to a common rail type fuel injection device, the present invention can be applied to other uses using a piezo actuator.
【図1】本発明の第1実施形態になるピエゾアクチュエ
ータ駆動回路の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a piezo actuator driving circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】上記ピエゾアクチュエータ駆動回路の作動を示
すタイムチャートである。FIG. 2 is a time chart showing the operation of the piezo actuator drive circuit.
【図3】本発明の第2実施形態になるピエゾアクチュエ
ータ駆動回路の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a piezo actuator drive circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図4】上記ピエゾアクチュエータ駆動回路の作動を示
すタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart showing the operation of the piezo actuator drive circuit.
【図5】本発明の第3実施形態になるピエゾアクチュエ
ータ駆動回路の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a piezo actuator drive circuit according to a third embodiment of the present invention.
【図6】上記ピエゾアクチュエータ駆動回路の作動を示
すタイムチャートである。FIG. 6 is a time chart showing the operation of the piezo actuator drive circuit.
【図7】従来のピエゾアクチュエータ駆動回路の代表的
なものの一例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a typical example of a conventional piezo actuator drive circuit.
【図8】従来のピエゾアクチュエータ駆動回路の代表的
なものの別の一例を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing another typical example of a conventional piezo actuator drive circuit.
11,12,13,14 ピエゾアクチュエータ 21 直流電源 22 蓄電制御スイッチ 23 蓄電制御コイル 24 ダイオード 3 コンデンサ 4 通電経路切り替えスイッチ 5c,5Ac,5Bc 充電回路 51 コイル 52c 充電スイッチ 531c,532c,533c,534c 選択スイッ
チ 54c 充電経路ダイオード 56c 充電用コイル 571 一次側コイル 5d,5Ad,5Bd 放電回路 52d,58d 放電スイッチ 54d 放電経路ダイオード 551d,552d,553d,554d,59d 放
電経路ダイオード 56d 放電用コイル 57 トランス 6 負電圧防止ダイオード 7 残存電荷放電スイッチ11, 12, 13, 14 Piezo actuator 21 DC power supply 22 Storage control switch 23 Storage control coil 24 Diode 3 Capacitor 4 Energization path switch 5c, 5Ac, 5Bc Charge circuit 51 Coil 52c Charge switch 531c, 532c, 533c, 534c Selection switch 54c Charge path diode 56c Charging coil 571 Primary coil 5d, 5Ad, 5Bd Discharge circuit 52d, 58d Discharge switch 54d Discharge path diode 551d, 552d, 553d, 554d, 59d Discharge path diode 56d Discharge coil 57 Trans 6 Negative voltage prevention Diode 7 Residual charge discharge switch
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // F04B 9/00 H01L 41/08 K (72)発明者 深川 康弘 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 猪頭 敏彦 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 3G066 AA07 AB02 AC09 AD12 BA00 CC05U CD26 CE27 CE29 3H075 AA03 CC25 DB02 EE12 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) // F04B 9/00 H01L 41/08 K (72) Inventor Yasuhiro Fukagawa 14 Iwatani, Shimowasukamachi, Nishio-shi, Aichi Co., Ltd. Japan Auto Parts Research Institute (72) Inventor Toshihiko Inoka 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi F-term in Denso Corporation (reference) 3G066 AA07 AB02 AC09 AD12 BA00 CC05U CD26 CE27 CE29 3H075 AA03 CC25 DB02 EE12
Claims (10)
切り替え制御するピエゾアクチュエータ駆動回路におい
て、直流電源により蓄電するコンデンサと、上記ピエゾ
アクチュエータの充電に先立ち直流電源とコンデンサと
の間を接続してコンデンサをピエゾアクチュエータ充電
用に蓄電せしめるとともに蓄電完了後に直流電源とコン
デンサとの間を遮断する蓄電制御スイッチと、コンデン
サとピエゾアクチュエータとの間に介設されたインダク
タを有しコンデンサ、インダクタおよびピエゾアクチュ
エータが直列に接続されたLC共振回路を形成する充電
回路と、コンデンサとピエゾアクチュエータとの間に介
設されたインダクタを有しコンデンサ、インダクタおよ
びピエゾアクチュエータが直列に接続されたLC共振回
路を形成する放電回路と、上記充電回路の線路に設けら
れ上記充電回路の閉成と開成とを切り替える充電スイッ
チと、上記放電回路の線路に設けられ上記放電回路の閉
成と開成とを切り替える放電スイッチとを具備せしめた
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動回路。In a piezo actuator driving circuit for controlling switching between charging and discharging of a piezo actuator, a capacitor for storing electric power by a DC power supply and a capacitor connected between the DC power supply and the capacitor prior to charging the piezo actuator are connected. A storage control switch that stores electricity for charging the piezo actuator and shuts off between the DC power supply and the capacitor after the completion of the storage, and an inductor interposed between the capacitor and the piezo actuator, and the capacitor, the inductor, and the piezo actuator are connected in series. And a discharge circuit having an inductor interposed between the capacitor and the piezo actuator, the discharge circuit forming an LC resonance circuit in which the capacitor, the inductor, and the piezo actuator are connected in series. Road, a charging switch provided on the line of the charging circuit for switching between closing and opening of the charging circuit, and a discharging switch provided on the line of the discharging circuit for switching between closing and opening of the discharging circuit. A piezo actuator drive circuit characterized by the following.
動回路において、上記コンデンサの静電容量を上記ピエ
ゾアクチュエータの静電容量よりも小さく設定したピエ
ゾアクチュエータ駆動回路。2. The piezo actuator drive circuit according to claim 1, wherein the capacitance of the capacitor is set smaller than the capacitance of the piezo actuator.
動回路において、上記コンデンサの電荷量が0になると
上記ピエゾアクチュエータの充電を停止せしめる充電停
止手段を具備せしめたピエゾアクチュエータ駆動回路。3. The piezo actuator drive circuit according to claim 2, further comprising a charge stopping means for stopping the charging of said piezo actuator when the charge amount of said capacitor becomes zero.
動回路において、上記充電停止手段を、上記コンデンサ
に逆並列に接続され上記コンデンサの負電圧を禁止する
第1のダイオードと、上記充電回路の線路に上記ピエゾ
アクチュエータの充電電流が順方向となるように設けら
れた第2のダイオードとで構成したピエゾアクチュエー
タ駆動回路。4. The piezo actuator drive circuit according to claim 3, wherein said charge stopping means is connected to a first diode connected in anti-parallel to said capacitor to inhibit a negative voltage of said capacitor, and a line of said charging circuit. A piezo actuator drive circuit comprising a second diode provided so that the charging current of the piezo actuator is in a forward direction.
アクチュエータ駆動回路において、上記放電回路の線路
に上記ピエゾアクチュエータの放電電流が順方向となる
ようにダイオードを設けたピエゾアクチュエータ駆動回
路。5. The piezo actuator drive circuit according to claim 1, wherein a diode is provided on a line of the discharge circuit such that a discharge current of the piezo actuator is in a forward direction.
アクチュエータ駆動回路において、上記充電回路を形成
する上記インダクタと放電回路を形成する上記インダク
タとが共通の構成としたピエゾアクチュエータ駆動回
路。6. A piezo actuator driving circuit according to claim 1, wherein said inductor forming said charging circuit and said inductor forming a discharging circuit have a common configuration.
アクチュエータ駆動回路において、上記充電回路を形成
する上記インダクタと放電回路を形成する上記インダク
タとが別体の構成としたピエゾアクチュエータ駆動回
路。7. The piezo actuator drive circuit according to claim 1, wherein the inductor forming the charging circuit and the inductor forming the discharge circuit are separate from each other.
アクチュエータ駆動回路において、上記コンデンサの静
電容量を上記ピエゾアクチュエータの静電容量よりも小
さく設定し、かつ、上記ピエゾアクチュエータと上記イ
ンダクタとを通り上記コンデンサを迂回する回路の閉成
と開成とを切り替える残存電荷放電スイッチを具備せし
めたピエゾアクチュエータ駆動回路。8. The piezo actuator drive circuit according to claim 6, wherein the capacitance of the capacitor is set smaller than the capacitance of the piezo actuator, and the piezo actuator and the inductor are connected to each other. A piezo actuator drive circuit including a residual charge discharging switch for switching between closing and opening of a circuit bypassing the capacitor.
アクチュエータ駆動回路において、上記放電回路を形成
する上記インダクタは、上記充電回路を構成するインダ
クタを二次側コイルとするトランスで構成したピエゾア
クチュエータ駆動回路。9. The piezo actuator driving circuit according to claim 1, wherein the inductor forming the discharging circuit is a transformer having a secondary coil as an inductor forming the charging circuit. Drive circuit.
ゾアクチュエータ駆動回路において、上記直流電源と上
記コンデンサとの間にコンデンサに直列に電流制限素子
を設けたピエゾアクチュエータ駆動回路。10. The piezo actuator drive circuit according to claim 1, wherein a current limiting element is provided between said DC power supply and said capacitor in series with a capacitor.
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