JPH06153537A - Piezoelectric element driving circuit - Google Patents
Piezoelectric element driving circuitInfo
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- JPH06153537A JPH06153537A JP4301327A JP30132792A JPH06153537A JP H06153537 A JPH06153537 A JP H06153537A JP 4301327 A JP4301327 A JP 4301327A JP 30132792 A JP30132792 A JP 30132792A JP H06153537 A JPH06153537 A JP H06153537A
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は圧電素子駆動回路に関
し、アクチュエータとして用いられる圧電素子を駆動す
る回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric element driving circuit, and more particularly to a circuit for driving a piezoelectric element used as an actuator.
【0002】[0002]
【従来の技術】内燃機関の燃料噴射弁のアクチュエータ
として、一般にPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧
電素子が用いられている。2. Description of the Related Art Piezoelectric elements such as PZT (lead zirconate titanate) are generally used as actuators for fuel injection valves of internal combustion engines.
【0003】従来より、特開昭60−237869号公
報に記載の如く、電源回路としてのDC−DCコンバー
タの出力電圧をLC共振回路により昇圧して圧電素子の
両端に印加する圧電素子駆動回路がある。Conventionally, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-237869, a piezoelectric element drive circuit for boosting an output voltage of a DC-DC converter as a power supply circuit by an LC resonance circuit and applying the boosted voltage to both ends of a piezoelectric element. is there.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来回路では、
圧電素子の温度及び駆動周期が変動すると圧電素子に充
電されるエネルギー量が変化し、これによって圧電素子
の充電による伸び量が変化してしまい一定にならないと
いう問題があった。In the above conventional circuit,
When the temperature and the driving cycle of the piezoelectric element fluctuate, the amount of energy charged in the piezoelectric element changes, which causes a change in the amount of expansion of the piezoelectric element due to charging, which is not constant.
【0005】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
スイッチングパルスのデューティ比を駆動信号の周波数
に対応させることにより、圧電素子の温度変動及び駆動
信号の周期変動によって圧電素子の伸び量が変化するこ
とを防止する圧電素子駆動回路を提供することを目的と
する。The present invention has been made in view of the above points,
An object of the present invention is to provide a piezoelectric element drive circuit that prevents the expansion amount of the piezoelectric element from changing due to temperature fluctuations of the piezoelectric element and cycle fluctuations of the driving signal by making the duty ratio of the switching pulse correspond to the frequency of the driving signal. And
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の圧電素子駆動回
路は、供給されるスイッチングパルスで第1のスイッチ
ング手段をスイッチングして出力直流電圧を制御するス
イッチング電源回路と、上記スイッチング電源回路の出
力により充電されるコンデンサと、上記コンデンサと第
2のスイッチング手段を介して接続された圧電素子とを
備え、上記第2のスイッチング手段を駆動信号に同期し
て周期的にスイッチングすることにより上記圧電素子を
充放電して駆動する圧電素子駆動回路において、上記第
1のスイッチング手段をスイッチングするスイッチング
パルスのデューティ比を上記第2のスイッチング手段を
スイッチングする駆動信号の周波数が大なるほど大とす
るように対応させる。A piezoelectric element drive circuit according to the present invention is a switching power supply circuit for controlling an output DC voltage by switching a first switching means with a supplied switching pulse, and an output of the switching power supply circuit. And a piezoelectric element connected to the capacitor via a second switching means, and the piezoelectric element is obtained by periodically switching the second switching means in synchronization with a drive signal. In a piezoelectric element drive circuit that charges and discharges a capacitor, the duty ratio of a switching pulse that switches the first switching means is set to increase as the frequency of a drive signal that switches the second switching means increases. Let
【0007】[0007]
【作用】本発明においては、スイッチングパルスのデュ
ーティ比を駆動信号の周波数に対応させているため、圧
電素子の1回当たりの充電エネルギーを圧電素子の温度
変化及び駆動周期が変動しても略一定にすることがで
き、上記1回当たりの充電エネルギーが略一定であるた
めに圧電素子の伸び量を一定とすることができる。In the present invention, since the duty ratio of the switching pulse is made to correspond to the frequency of the drive signal, the charging energy per time of the piezoelectric element is substantially constant even if the temperature of the piezoelectric element and the drive cycle change. Since the charging energy per charge is substantially constant, the amount of expansion of the piezoelectric element can be constant.
【0008】[0008]
【実施例】図1は本発明回路の一実施例の回路構成図を
示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the circuit of the present invention.
【0009】同図中、10はバッテリーであり、このバ
ッテリー10の出力電圧は電界コンデンサC1で安定化
されてDC−DCコンバータ11に供給される。In the figure, 10 is a battery, and the output voltage of this battery 10 is stabilized by an electric field capacitor C1 and supplied to a DC-DC converter 11.
【0010】スイッチング電源回路としてのDC−DC
コンバータ11はトランスT1と、トランスT1の1次
コイルL1にバッテリー10よりの電流を断続して流す
スイッチング素子SW(第1のスイッチング手段)と、
トランスT1の2次コイルL2に誘起される電流を整流
するダイオードD1,D2とより構成されており、上記
DC−DCコンバータの出力によって電界コンデンサC
2が充電され、安定化される。DC-DC as a switching power supply circuit
The converter 11 includes a transformer T1 and a switching element SW (first switching means) that intermittently supplies a current from the battery 10 to the primary coil L1 of the transformer T1.
It is composed of diodes D1 and D2 that rectify the current induced in the secondary coil L2 of the transformer T1, and the electric field capacitor C is formed by the output of the DC-DC converter.
2 is charged and stabilized.
【0011】コンデンサC2のダイオードD1との接続
点は充電用インダクタL3及びこれに直列接続されたサ
イリスタS1を通して容量性の圧電素子12の一端に接
続され、圧電素子の他端はコンデンサC2のダイオード
D2との接続点に接続されている。また、圧電素子12
の両端間はサイリスタS2及びこれに直列接続された放
電用インダクタL4を通して接続されている。上記サイ
リスタS1,S2が第2のスイッチング手段を構成して
いる。The connection point between the capacitor C2 and the diode D1 is connected to one end of the capacitive piezoelectric element 12 through the charging inductor L3 and the thyristor S1 connected in series to the charging inductor L3, and the other end of the piezoelectric element is connected to the diode D2 of the capacitor C2. It is connected to the connection point with. In addition, the piezoelectric element 12
The two ends are connected to each other through a thyristor S2 and a discharging inductor L4 connected in series with the thyristor S2. The thyristors S1 and S2 form second switching means.
【0012】一方、端子15には電子制御回路から図2
(A)に示す如き駆動信号が入来する。この駆動信号は
例えばLレベル期間に燃料噴射を指示する信号である。
点弧回路16は上記駆動信号の立下り及び立上りを検出
して図2(B),(C)夫々に示す点弧信号を生成し、
サイリスタS1,S2夫々に供給する。On the other hand, the terminal 15 is connected to the electronic control circuit shown in FIG.
A drive signal as shown in FIG. This drive signal is, for example, a signal instructing fuel injection during the L level period.
The ignition circuit 16 detects the falling edge and the rising edge of the drive signal and generates the ignition signals shown in FIGS. 2B and 2C, respectively.
Supply to thyristors S1 and S2 respectively.
【0013】これによってサイリスタS1は図2(B)
の点弧信号のHレベル期間に導通し、インダクタL3と
圧電素子12の構成する共振回路によりDC−DCコン
バータの出力電圧が昇圧されて圧電素子12が充電され
る。As a result, the thyristor S1 is shown in FIG.
During the H level period of the ignition signal, the output voltage of the DC-DC converter is boosted by the resonance circuit formed by the inductor L3 and the piezoelectric element 12, and the piezoelectric element 12 is charged.
【0014】また、サイリスタS2は図2(C)の点弧
信号のHレベル期間に導通し、インダクタL4と圧電素
子12の構成する共振回路により圧電素子12の放電が
行なわれ圧電素子12の両端子間電圧は負電圧まで低下
する。Further, the thyristor S2 conducts during the H level period of the ignition signal of FIG. 2C, the piezoelectric element 12 is discharged by the resonance circuit formed by the inductor L4 and the piezoelectric element 12, and both ends of the piezoelectric element 12 are discharged. The inter-child voltage drops to a negative voltage.
【0015】また、端子15よりの駆動信号はF/V変
換回路17に供給され、ここで駆動信号の周波数に比例
した電圧の信号が生成されパルス幅可変回路18に供給
される。パルス幅可変回路18は一定の周波数で、かつ
F/V変換回路17よりの信号電圧に対して図3に示す
如きデューティ比のスイッチングパルスを生成してスイ
ッチング素子SWに供給する。スイッチング素子SWは
このスイッチングパルスのHレベル期間に導通する。The drive signal from the terminal 15 is supplied to the F / V conversion circuit 17, where a signal having a voltage proportional to the frequency of the drive signal is generated and supplied to the pulse width variable circuit 18. The variable pulse width circuit 18 generates a switching pulse having a constant frequency and a duty ratio as shown in FIG. 3 with respect to the signal voltage from the F / V conversion circuit 17, and supplies it to the switching element SW. The switching element SW conducts during the H level period of this switching pulse.
【0016】ここで、圧電素子12の1回の当たりの充
電エネルギーを一定にするためには、駆動信号15の周
波数に比例した単位時間当たりのエネルギーをDC−D
Cコンバータ11の1次側に供給すれば良い。またDC
−DCコンバータ11の1次側に供給されるエネルギー
はスイッチング素子SWが導通するスイッチングパルス
のデューティ比に略比例するため、駆動信号の周波数に
略比例し、スイッチングパルスのデューティ比を決定す
ることにより、圧電素子の温度変化及び駆動周期の変動
に拘らず圧電素子の1回当たりの充電エネルギーを一定
にできる。ところで図3に示す特性がリニアでないのは
DC−DCコンバータの1次側に供給されるエネルギー
がスイッチングパルスのデューティ比に対して完全に比
例してはおらずこれを補正するためである。Here, in order to make the charging energy per one time of the piezoelectric element 12 constant, the energy per unit time proportional to the frequency of the drive signal 15 is set to DC-D.
It may be supplied to the primary side of the C converter 11. Also DC
Since the energy supplied to the primary side of the DC converter 11 is approximately proportional to the duty ratio of the switching pulse that the switching element SW conducts, it is approximately proportional to the frequency of the drive signal and the duty ratio of the switching pulse is determined. The charging energy per charge of the piezoelectric element can be made constant regardless of the temperature change of the piezoelectric element and the fluctuation of the driving cycle. The characteristic shown in FIG. 3 is not linear because the energy supplied to the primary side of the DC-DC converter is not completely proportional to the duty ratio of the switching pulse and is corrected.
【0017】このように、スイッチングパルスのデュー
ティ比を駆動信号の周波数に対応させているため、圧電
素子の1回当たりの充電エネルギーを圧電素子の温度変
化及び駆動周期が変動しても略一定にすることができ、
上記1回当たりの充電エネルギーが略一定であるために
圧電素子の伸び量を一定とすることができる。Since the duty ratio of the switching pulse is made to correspond to the frequency of the drive signal as described above, the charge energy per time of the piezoelectric element is substantially constant even if the temperature of the piezoelectric element and the drive cycle change. You can
Since the charging energy per one time is substantially constant, the amount of expansion of the piezoelectric element can be constant.
【0018】なお、F/V変換回路17及びパルス幅可
変回路18を設ける代りに、駆動信号を生成する電子制
御回路において、駆動信号の周波数に対応したデューテ
ィ比のスイッチングパルスを生成してスイッチング素子
SWに供給しても良い。Instead of providing the F / V conversion circuit 17 and the pulse width variable circuit 18, an electronic control circuit for generating a drive signal generates a switching pulse having a duty ratio corresponding to the frequency of the drive signal to generate a switching element. You may supply to SW.
【0019】[0019]
【発明の効果】上述の如く、本発明の圧電素子駆動回路
によれば、スイッチングパルスのデューティ比を駆動信
号の周波数に対応させて、圧電素子の温度変動及び駆動
信号の周期変動によって圧電素子の伸び量が変化するこ
とを防止でき、実用上きわめて有用である。As described above, according to the piezoelectric element drive circuit of the present invention, the duty ratio of the switching pulse is made to correspond to the frequency of the drive signal, and the piezoelectric element is driven by the temperature change of the piezoelectric element and the cycle change of the drive signal. It is possible to prevent the elongation from changing, which is extremely useful in practice.
【図1】本発明回路の回路構成図である。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a circuit of the present invention.
【図2】図1の各部の信号タイミングチャートである。FIG. 2 is a signal timing chart of each part of FIG.
【図3】パルス幅可変回路の特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram of a pulse width variable circuit.
10 バッテリー 11 DC−DCコンバータ 12 圧電素子 16 点弧回路 17 F/V変換回路 18 パルス幅可変回路 10 Battery 11 DC-DC Converter 12 Piezoelectric Element 16 Firing Circuit 17 F / V Converter Circuit 18 Pulse Width Variable Circuit
Claims (1)
スイッチング手段をスイッチングして出力直流電圧を制
御するスイッチング電源回路と、 上記スイッチング電源回路の出力により充電されるコン
デンサと、 上記コンデンサと第2のスイッチング手段を介して接続
された圧電素子とを備え、 上記第2のスイッチング手段を駆動信号に同期して周期
的にスイッチングすることにより上記圧電素子を充放電
して駆動する圧電素子駆動回路において、 上記第1のスイッチング手段をスイッチングするスイッ
チングパルスのデューティ比を上記第2のスイッチング
手段をスイッチングする駆動信号の周波数が大なるほど
大とするように対応させることを特徴とする圧電素子駆
動回路。1. A switching power supply circuit for controlling an output DC voltage by switching a first switching means by a supplied switching pulse, a capacitor charged by an output of the switching power supply circuit, the capacitor and a second capacitor. A piezoelectric element drive circuit comprising: a piezoelectric element connected via a switching means; and charging and discharging the piezoelectric element by periodically switching the second switching means in synchronization with a drive signal, A piezoelectric element drive circuit, wherein a duty ratio of a switching pulse for switching the first switching means is made to increase as a frequency of a drive signal for switching the second switching means increases.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4301327A JP2806180B2 (en) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | Piezo element drive circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4301327A JP2806180B2 (en) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | Piezo element drive circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06153537A true JPH06153537A (en) | 1994-05-31 |
JP2806180B2 JP2806180B2 (en) | 1998-09-30 |
Family
ID=17895532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4301327A Expired - Fee Related JP2806180B2 (en) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | Piezo element drive circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2806180B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11191982A (en) * | 1997-12-26 | 1999-07-13 | Asmo Co Ltd | Ultrasonic motor drive circuit |
KR100891483B1 (en) * | 2007-03-23 | 2009-04-02 | 건국대학교 산학협력단 | Small high voltage power drive circuit for piezoelectric element |
US9240746B2 (en) | 2011-09-13 | 2016-01-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving apparatus for vibration-type actuator |
-
1992
- 1992-11-11 JP JP4301327A patent/JP2806180B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11191982A (en) * | 1997-12-26 | 1999-07-13 | Asmo Co Ltd | Ultrasonic motor drive circuit |
KR100891483B1 (en) * | 2007-03-23 | 2009-04-02 | 건국대학교 산학협력단 | Small high voltage power drive circuit for piezoelectric element |
US9240746B2 (en) | 2011-09-13 | 2016-01-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving apparatus for vibration-type actuator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2806180B2 (en) | 1998-09-30 |
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