本發(fā)明關(guān)于一種驅(qū)動(dòng)電路，尤指一種適用于不同壓電致動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)電路及其所適用的壓電致動(dòng)泵。

背景技術(shù)：

一般壓電致動(dòng)泵在運(yùn)作時(shí)，通常需要驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)泵的壓電致動(dòng)器，使壓電致動(dòng)器周期性的運(yùn)作，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)泵對(duì)應(yīng)運(yùn)作。其中，驅(qū)動(dòng)電路可使用定頻驅(qū)動(dòng)電路或大電壓驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器。定頻驅(qū)動(dòng)電路可固定頻率地輸出電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器，而大電壓驅(qū)動(dòng)電路則可提高輸出的電壓，用以增加壓電致動(dòng)器的變形量。

不同的壓電致動(dòng)泵會(huì)對(duì)應(yīng)使用不同的壓電致動(dòng)器，且不同形態(tài)的壓電致動(dòng)器其工作頻率都有所不同。為了使不同的壓電致動(dòng)泵運(yùn)作，通常會(huì)因應(yīng)壓電致動(dòng)泵的壓電致動(dòng)器而對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)所需的驅(qū)動(dòng)電路，如此一來(lái)，不同的壓電致動(dòng)泵便可具有與其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，使不同的壓電致動(dòng)泵的壓電致動(dòng)器可被其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)而運(yùn)作。

然而，由于壓電致動(dòng)泵的壓電致動(dòng)器需對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)所需的驅(qū)動(dòng)電路，換言之，若更換不同的壓電致動(dòng)泵則需另行設(shè)計(jì)新的驅(qū)動(dòng)電路，因此，為了因應(yīng)不同壓電致動(dòng)泵往往需要設(shè)計(jì)出多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路的成本提高。此外，若是使用定頻驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器運(yùn)作，其缺點(diǎn)為僅能固定頻率地輸出電壓，定頻驅(qū)動(dòng)電路并無(wú)法自主地調(diào)整至壓電致動(dòng)器所需的工作頻率，即其無(wú)法使壓電致動(dòng)器可工作在最佳工作點(diǎn)上。另外，若是使用大電壓驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器運(yùn)作，其缺點(diǎn)為當(dāng)增加壓電致動(dòng)器的變形量時(shí)，容易造成壓電致動(dòng)器的毀損或使用壽命降低。

因此，如何發(fā)展一種可改善上述已知技術(shù)缺失的驅(qū)動(dòng)電路及其所適用的壓電致動(dòng)泵，實(shí)惟目前迫切需要解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種驅(qū)動(dòng)電路，可適用于不同頻率的壓電致動(dòng)器，亦即可適用于不同的壓電致動(dòng)泵，俾使驅(qū)動(dòng)電路的成本大幅降低。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種驅(qū)動(dòng)電路，其可自主地調(diào)整至壓電致動(dòng)器所需的工作頻率，而使不同的壓電致動(dòng)泵的壓電致動(dòng)器皆可工作在最佳工作點(diǎn)上。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一較佳實(shí)施態(tài)樣為提供一種驅(qū)動(dòng)電路，適用于壓電致動(dòng)泵，壓電致動(dòng)泵具有壓電致動(dòng)器負(fù)載，驅(qū)動(dòng)電路包含：升壓電路單元，接收輸入電壓并轉(zhuǎn)換輸出穩(wěn)定的定電壓；控制電路，接收升壓電路單元所輸出的定電壓，包含有分壓電路、比較器及頻率調(diào)整電路，分壓電路是將定電壓予以分壓產(chǎn)生第一電壓及第二電壓，而比較器是將分壓所產(chǎn)生的第一電壓及第二電壓輸入做比較而輸出正電壓或負(fù)電壓；以及電壓切換電路，連接并接收控制電路的比較器所輸出正電壓或負(fù)電壓，包含半橋電路第一開關(guān)及半橋電路第二開關(guān)，用以接收比較器所輸出的正電壓或負(fù)電壓回授至壓電致動(dòng)器負(fù)載而形成所需求正電壓或負(fù)電壓；借以，壓電致動(dòng)器負(fù)載所輸出的微電壓的變化，以利用控制電路及電壓切換電路來(lái)控制壓電致動(dòng)器負(fù)載所需求的工作振蕩電路，并同時(shí)以控制電路的頻率調(diào)整電路自動(dòng)檢測(cè)調(diào)整壓電致動(dòng)器負(fù)載所輸出的微電壓的變化而調(diào)整所需適當(dāng)?shù)墓ぷ黝l率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)泵的示意圖。

圖2為圖1所示的驅(qū)動(dòng)電路包含壓電致動(dòng)器負(fù)載的細(xì)部電路示意圖。

圖3a及圖3b為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路的運(yùn)作原理的示意圖。

【主要元件符號(hào)說(shuō)明】

10：驅(qū)動(dòng)電路11：升壓電路單元

12：控制電路12a：比較器

13：電壓切換電路20：壓電致動(dòng)泵

21：壓電致動(dòng)器負(fù)載21a:輸出端

21b:輸入端vin：輸入電壓

vcc：定電壓vc：微電壓

r1:第一電阻r2:第二電阻

r3:第三電阻r4:第四電阻

r5:第五電阻r6:第六電阻

c1:第一電容c2:第二電容

c3:第三電容v-1：第一電壓

v-2：第二電壓v+：正電壓

v-：負(fù)電壓q1:半橋電路第一開關(guān)

q2：半橋電路第二開關(guān)

具體實(shí)施方式

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)典型實(shí)施例將在后段的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說(shuō)明及圖式在本質(zhì)上當(dāng)作說(shuō)明的用，而非用以限制本發(fā)明。

請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)泵的示意圖。如圖所示，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路10與壓電致動(dòng)泵20連接，且驅(qū)動(dòng)電路1接收輸入電壓vin并將其轉(zhuǎn)換成為輸出交流電壓，以驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)泵20運(yùn)作。壓電致動(dòng)泵20可適用于醫(yī)藥生技、電腦科技、打印或是能源等工業(yè)，可輸送氣體或是液體，主要是借由其中的壓電致動(dòng)器負(fù)載21將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，而對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)泵20運(yùn)作。

請(qǐng)參閱圖2，其為圖1所示的驅(qū)動(dòng)電路包含壓電致動(dòng)器的細(xì)部電路示意圖。如圖2所示，驅(qū)動(dòng)電路10用來(lái)提供交流電壓驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器負(fù)載21運(yùn)作。驅(qū)動(dòng)電路10包含升壓電路單元11、控制電路12及電壓切換電路13。

升壓電路單元11用以接收輸入電壓vin并轉(zhuǎn)換輸出穩(wěn)定的定電壓vcc。其中，升壓電路單元11的輸入端可接收一定范圍內(nèi)的電壓輸入，且在輸出端能夠穩(wěn)定提供定電壓vcc供控制電路12所使用。亦即控制電路12與升壓電路單元11連接，并接收定電壓vcc而運(yùn)作。

而控制電路12具有一輸入端，供以接收升壓電路單元11的定電壓vcc并分壓產(chǎn)生一第一電壓v-1及一第二電壓v2由一輸出端輸出，供與電壓切換電路13連接，且控制電路12另具有一接收端，供與壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸出端21a連接，用以接收壓電致動(dòng)器負(fù)載21所輸出的微電壓vc；而電壓切換電路13具有一輸入端，供與控制電路12的輸出端連接，用以對(duì)控制電路12所產(chǎn)生第一電壓v-1及第二電壓v2比較結(jié)果而選擇輸出一正電壓v+或一負(fù)電壓v-予以接收，又電壓切換電路13具有一輸出端，供與壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸入端21b連接，將接收的正電壓v+或負(fù)電壓v-予以回授(feedback)至壓電致動(dòng)器負(fù)載21，促使壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸入端21b為一正電壓v+，而壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸出端21a則輸出的微電壓vc為對(duì)應(yīng)一正電壓v+而形成為一負(fù)電壓v-，或促使壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸入端21b為一負(fù)電壓v-，而壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸出端21a則輸出的微電壓vc為對(duì)應(yīng)一負(fù)電壓v-而形成為一正電壓v+。借以，壓電致動(dòng)器負(fù)載21所輸出的微電壓vc的變化，以利用控制電路12及電壓切換電路13來(lái)控制壓電致動(dòng)器負(fù)載21所需求的工作振蕩電路。

于本實(shí)施例中，控制電路12包含有第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3、第四電阻r4、第五電阻r5及第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3以及一比較器12a所配置構(gòu)成的電路。其中，控制電路12具有一輸入端，供以接收升壓電路單元11的定電壓vcc，且輸入端線路上設(shè)有由第一電阻r1及第一電容c1相互并聯(lián)配置構(gòu)成一頻率調(diào)整電路，第一電阻r1及第一電容c1并聯(lián)電路的一端連接接收升壓電路單元11的定電壓vcc，而控制電路12的輸入端線路上也設(shè)有由第二電阻r2及第二電容c2相互并聯(lián)所配置構(gòu)成一輸入端穩(wěn)壓電路，第二電阻r2及第二電容c2并聯(lián)電路的一端與第一電阻r1及第一電容c1并聯(lián)電路另一端連接，而另一端予以接地。又在控制電路12的輸入端線路上設(shè)置由第三電阻r3及第四電阻r4所配置構(gòu)成一分壓電路，該分壓電路的輸入端連接至控制電路12的輸入端線路上，并以第三電阻r3及第四電阻r4分別配置成第一電壓v-1的線路及第二電壓v2的線路而將第一電壓v-1及第二電壓v2輸入至比較器12a中，再由比較器12a比較結(jié)果而選擇一正電壓v+或一負(fù)電壓v-輸出，其特征在于，第一電壓v-1的線路上也連接至壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸出端21a，而接收微電壓vc，第二電壓v2的線路上則設(shè)置由第五電阻r5與第三電容c3并聯(lián)電路所配置構(gòu)成一輸出端穩(wěn)壓電路，第五電阻r5與第三電容c3并聯(lián)電路一端連接至第二電壓v2線路上，而另一端則連接至壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸入端21b也穩(wěn)定壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸入端21b的電壓。

另外，控制電路12的比較器12a用以對(duì)所輸入的第一電壓v-1及第二電壓v2做出比較，并根據(jù)比較結(jié)果選擇輸出一正電壓v+或一負(fù)電壓v-。亦即，當(dāng)?shù)谝浑妷簐1大于第二電壓v2時(shí)，比較器12a輸出正電壓v+；當(dāng)?shù)谝浑妷簐1小于第二電壓v2時(shí)，輸出負(fù)電壓v-。

而電壓切換電路13包含有一第六電阻r6、半橋電路第一開關(guān)q1及半橋電路第二開關(guān)q2所配置構(gòu)成的電路。其中第六電阻r6用于電壓切換電路13的穩(wěn)壓限流作用，其一端連接于比較器12a的輸出端電路上，另一端分別連接于壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸入端21b上，而半橋電路第一開關(guān)q1及半橋電路第二開關(guān)q2的一輸入端相互連接，并與比較器12a的輸出端電路連接，半橋電路第一開關(guān)q1及半橋電路第二開關(guān)q2的一輸出端則相互連接于壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸入端21b上，又半橋電路第一開關(guān)q1的控制端連接于控制電路12的輸入端線路上，供接收升壓電路單元11所輸出定電壓vcc，而半橋電路第二開關(guān)q2的一控制端則予以接地連接。

因此，同時(shí)參閱圖1、圖2、第3a及3b圖，其特征在于，第3a及3b圖為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路的運(yùn)作原理的示意圖。如圖1及圖3a所示，當(dāng)壓電致動(dòng)泵20欲開始運(yùn)作時(shí)，控制電路12會(huì)接收定電壓vcc，控制電路12會(huì)根據(jù)所接收的定電壓vcc而分壓產(chǎn)生第一電壓v1及第二電壓v2，此時(shí)比較器12a便會(huì)比較第一電壓v1及第二電壓v2而輸出一正電壓v+或一負(fù)電壓v-。

當(dāng)?shù)谝浑妷簐1大于第二電壓v2時(shí)，比較器12a便會(huì)輸出正電壓v+(如圖3a的箭頭所指輸出正電壓v+)，如此半橋電路第一開關(guān)q1被導(dǎo)通運(yùn)作，半橋電路第二開關(guān)q2則不導(dǎo)通，而電壓切換電路13輸出一正電壓v+至壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸入端21b上，此時(shí)壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸出端21a則會(huì)形成略有壓降的負(fù)電壓v-(亦即壓電致動(dòng)器20的導(dǎo)通電壓為負(fù)電壓v-，對(duì)于壓電致動(dòng)器20而言視為負(fù)電壓輸出)，如此負(fù)電壓v-傳導(dǎo)至比較器12a的第一電壓v1線路上，而轉(zhuǎn)變成比較器12a的第一電壓v1的輸入，即可再與升壓電路單元11所輸出定電壓vcc所分壓第二電壓v2做比較，同時(shí)這壓電致動(dòng)器20的導(dǎo)通負(fù)電壓v-，因在壓電致動(dòng)器負(fù)載21會(huì)有壓差的現(xiàn)象，得以利用頻率調(diào)整電路以第一電阻r1及第一電容c1并聯(lián)電路來(lái)自動(dòng)檢測(cè)調(diào)整壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸出端21a所輸出的微電壓vc的共振點(diǎn)工作頻率，以調(diào)整適合壓電致動(dòng)器負(fù)載21的工作頻率。

如此，略為壓降的負(fù)電壓v-作為比較器12a的第一電壓v1的輸入，當(dāng)?shù)谝浑妷簐1小于第二電壓v2時(shí)，比較器12a的輸出端便會(huì)輸出負(fù)電壓v-(如圖3b的箭頭所指輸出負(fù)電壓v-)，如此半橋電路第二開關(guān)q2被導(dǎo)通運(yùn)作，半橋電路第一開關(guān)q1則不導(dǎo)通，而電壓切換電路回授輸出一負(fù)電壓v-至壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸入端21b上，此時(shí)壓電致動(dòng)器負(fù)載21的輸出端21a則會(huì)形成略有壓降的正電壓v+(亦即壓電致動(dòng)器20的導(dǎo)通電壓為正電壓v+，對(duì)于壓電致動(dòng)器20而言視為正電壓輸出)，如此正電壓v+傳導(dǎo)至比較器12a的第一電壓v1端，而變成比較器12a的第一電壓v1的輸入，再與升壓電路單元11所輸出定電壓vcc所分壓第二電壓v2做比較，如此循環(huán)下，控制電路12及電壓切換電路13所形成可因應(yīng)壓電致動(dòng)器負(fù)載21所輸出的微電壓vc的正負(fù)電壓變化的工作振蕩電路，讓壓電致動(dòng)器負(fù)載21將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，而對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)泵20運(yùn)作。當(dāng)然壓電致動(dòng)器負(fù)載21的工作頻率也因控制電路12中頻率調(diào)整電路以第一電阻r1及第一電容c1并聯(lián)電路設(shè)計(jì)來(lái)自動(dòng)檢測(cè)調(diào)整，將頻率調(diào)整至壓電致動(dòng)器負(fù)載21所需的工作頻率，借此便可使壓電致動(dòng)器負(fù)載21工作在最佳工作點(diǎn)上。

相較于傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路10可利用控制電路12的頻率調(diào)整電路中以第一電阻r1及第一電容c1并聯(lián)電路設(shè)計(jì)來(lái)自動(dòng)檢測(cè)調(diào)整壓電致動(dòng)器負(fù)載21所輸出的微電壓vc的變化而調(diào)整頻率，例如當(dāng)有兩種壓電致動(dòng)器負(fù)載21的頻率分別為18khz、23khz時(shí)，皆可利用控制電路12的頻率調(diào)整電路中第一電阻r1及第二電容c1并聯(lián)電路找到其最佳共振點(diǎn)，即兩種壓電致動(dòng)器負(fù)載21皆可僅使用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路10，驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器負(fù)載21將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，進(jìn)而對(duì)應(yīng)使壓電致動(dòng)泵20運(yùn)作，而不需如傳統(tǒng)的多個(gè)壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。

綜上所述，本發(fā)明提供一種驅(qū)動(dòng)電路，可適用于不同頻率的壓電致動(dòng)器負(fù)載，亦即可適用于不同的壓電致動(dòng)泵，俾使驅(qū)動(dòng)電路的成本大幅降低。此外，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路可自動(dòng)檢測(cè)調(diào)整至壓電致動(dòng)器負(fù)載所需的工作頻率，而使不同的壓電致動(dòng)泵的壓電致動(dòng)器負(fù)載皆可工作在最佳工作點(diǎn)上。

本發(fā)明得由熟習(xí)此技術(shù)的人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請(qǐng)專利范圍所欲保護(hù)者。