驱动装置、以及流体控制装置

文档序号:1302316 发布日期:2020-08-07 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 驱动装置、以及流体控制装置 (Drive device and fluid control device ) 是由 冈口健二朗 于 2019-01-28 设计创作,主要内容包括:本发明提供驱动装置、以及流体控制装置,驱动装置(10)具备:电压调整电路(11)、驱动信号生成电路(12)、电流限制电路(13)、以及电压控制电路(14)。电压调整电路(11)调整电源电压,并输出驱动用电压。驱动信号生成电路(12)使用驱动用电压来生成向压电泵(20)的压电元件供给的驱动信号。电流限制电路(13)将与驱动用电压对应的驱动用电流限制为规定电流以下,产生电流控制用电压。电压控制电路(14)根据电流控制用电压来限制驱动用电压。(The invention provides a driving device and a fluid control device, wherein the driving device (10) comprises: a voltage adjustment circuit (11), a drive signal generation circuit (12), a current limiting circuit (13), and a voltage control circuit (14). A voltage adjusting circuit (11) adjusts the power supply voltage and outputs a driving voltage. A drive signal generation circuit (12) generates a drive signal to be supplied to the piezoelectric element of the piezoelectric pump (20) by using the drive voltage. A current limiting circuit (13) limits a drive current corresponding to the drive voltage to a predetermined current or less, and generates a current control voltage. A voltage control circuit (14) limits the driving voltage according to the current control voltage.)

驱动装置、以及流体控制装置

技术领域

本发明涉及驱动压电元件的驱动装置。

背景技术

目前,如压电泵那样使用压电元件的各种装置已经投入使用。

在专利文献1中记载有压电元件的驱动装置。专利文献1中记载的驱动装置具备驱动电路部和电流限制电路部。电流限制电路部防止流向压电元件的过电流。

专利文献1:日本特开2004-56914号公报

然而,在专利文献1所示的驱动装置中,在限制电流时,与限制后的电流对应的功率在电流限制电路部被消耗。因此,在驱动装置中,产生不必要的功耗。

发明内容

因此,本发明的目的在于实现限制流向压电元件的电流并且效率较好的驱动装置。

本发明的驱动装置是控制压电元件的驱动的驱动装置。驱动装置具备电压调整电路、驱动信号生成电路、电流限制电路、以及电压控制电路。

电压调整电路输出驱动用电压。驱动信号生成电路被输入由电压调整电路输出的驱动用电压,使用驱动用电压来生成向压电元件供给的驱动信号。电流限制电路被输入由驱动信号生成电路输出的与驱动用电压对应的驱动用电流,将驱动用电流限制为规定电流以下,产生电流控制用电压。电压控制电路被输入由电流限制电路输出的电流限制用电压,根据电流控制用电压向电压调整电路输出控制驱动用电压的控制信号。

在该结构中,通过由电压控制电路控制驱动用电压,从而即使电流被限制,也抑制功率的增加。

另外,本发明的驱动装置优选为如下的结构。驱动装置还具备温度检测部。温度检测部检测压电元件的温度,并产生温度调整用电压。电压控制电路根据电流控制用电压和温度调整用电压,来输出控制驱动用电压的控制信号。

在该结构中,通过根据压电泵的温度来控制驱动用电压以及电流,从而抑制压电泵的温度上升。

另外,本发明的驱动装置优选为如下的结构。电压调整电路、驱动信号生成电路、电流限制电路、以及电压控制电路安装于同一电路基板。

在该结构中,驱动装置变得小型,能够进行廉价的制造。

另外,在本发明的驱动装置中,优选温度检测部具备安装型的温度传感器元件。另外,温度传感器元件安装于电路基板。

在该结构中,包含压电元件的压电泵的温度被间接地检测。

另外,在本发明的驱动装置中,优选温度传感器元件被配置为接近电流限制电路。

在该结构中,压电泵的温度被正确地检测。

另外,在本发明的驱动装置中,例如,也可以驱动信号生成电路由自激发型的模拟电路构成。

在该结构中,不使用数字IC等而构成压电泵的驱动电路。

另外,在本发明的驱动装置中,优选电压控制电路由与驱动信号生成电路连接的电阻元件构成。

在该结构中,能够以简单的结构实现电压控制电路,并且抑制了自激发型的驱动信号生成电路的不必要的振荡。

另外,在本发明的驱动装置中,例如,也可以为如下的结构。电压控制电路是使用了上述电流限制电路的输出的数字电路。

在该结构中,通过数字处理限制了驱动信号生成电路的电压。

另外,在本发明的流体控制装置中,具备:上述任一项所述的驱动装置;以及压电泵,具备压电元件。

在该结构中,实现效率较好的流体控制装置。

根据本发明,能够限制流向压电元件的电流,并且改善对压电元件的驱动效率。

附图说明

图1是包含本发明的第1实施方式所涉及的驱动装置10的流体控制装置1的功能框图。

图2的(A)是示出进行了电流限制的情况和未进行电流限制的情况下的向压电泵供给的电流与电阻的关系的图表,图2的(B)是示出进行了电流电压限制的情况(本申请结构)和未进行电流电压限制的情况(比较结构)下的流体控制装置1的总功率的图表。

图3的(A)是示出进行了电流电压限制的情况(本申请结构)和未进行电流电压限制的情况(比较结构)下的驱动信号生成电路的输出电压的图表,图3的(B)是示出进行了电流电压限制的情况(本申请结构)和未进行电流电压限制的情况(比较结构)下的电流限制电路13的电压的图表,图3的(C)是示出进行了电流电压限制的情况(本申请结构)和未进行电流电压限制的情况(比较结构)下的泵电流的图表。

图4是包含本发明的第2实施方式所涉及的驱动装置10A的流体控制装置1A的功能框图。

图5的(A)是示出进行了电流、电压、温度限制的情况、以及未进行的情况下的温度随时间变化的图表,图5的(B)是示出进行了电流、电压、温度限制的情况、以及未进行的情况下的压电泵20的排出压力随时间变化的图表。

图6是示出压电泵20的效率与压电泵20的温度的关系的图表。

图7是示出压电泵20的表面温度与电路基板的温度的相关关系的图表。

图8是包含本发明的第3实施方式所涉及的驱动装置10B的流体控制装置1B的功能框图。

图9是示出本发明的第3实施方式所涉及的驱动装置10B的一个例子的电路图。

图10是示出本发明的第3实施方式所涉及的驱动装置10B中的驱动信号生成电路12的主驱动电路的一个例子的电路图。

图11是包含本发明的第4实施方式所涉及的驱动装置10C的流体控制装置1C的功能框图。

图12是示出本发明的第5实施方式所涉及的驱动装置10D的一个例子的电路图。

图13是示出本发明的第6实施方式所涉及的驱动装置10E的一个例子的电路图。

具体实施方式

参照附图,对本发明的第1实施方式所涉及的驱动装置进行说明。图1是包含本发明的第1实施方式所涉及的驱动装置10的流体控制装置1的功能框图。

如图1所示,流体控制装置1具备驱动装置10、压电泵20、以及电源30。流体控制装置1例如在吸奶器、NPWT(Negative pressure wound therapy:负压伤口治疗)设备、吸鼻器、血压计等应用机器中采用。除了这些机器以外,只要是利用由压电泵20吸入、排出的空气等流体的机器,则能够应用流体控制装置1。

驱动装置10与电源30电连接,驱动装置10与压电泵20电连接。电源30例如是电池。此外,在以下的说明中,将多个功能部的“电连接”仅记载为“连接”。

驱动装置10使用来自电源30的电压,生成驱动压电泵20的规定电压以及规定电流的驱动信号,并输出至压电泵20。压电泵20具备压电元件,通过根据驱动信号驱动压电元件,从而实现流体的吸入、排出的动作。

驱动装置10具备电压调整电路11、驱动信号生成电路12、电流限制电路13、以及电压控制电路14。

电压调整电路11与电源30、驱动信号生成电路12、以及电压控制电路14连接。驱动信号生成电路12与电压调整电路11和电流限制电路13连接,并与压电泵20连接。电流限制电路13与驱动信号生成电路12和电压控制电路14连接。电压控制电路14与电流限制电路13和电压调整电路11连接。

电压调整电路11由所谓的升压电路、降压电路、或者升降压电路构成。电压调整电路11调整来自电源30的输入电压,并将调整后电压输出至驱动信号生成电路12。该调整后电压对应于本发明的“驱动用电压”。此外,电压调整电路11的输入或者输出是直流或者交流都可以。

驱动信号生成电路12例如由自激发型或者他激发型的模拟电路实现。驱动信号生成电路12使用调整后电压,以规定电压以及规定电流来生成由基于压电泵20的共振频率的驱动频率构成的驱动信号(控制信号),并输出至压电泵20。

电流限制电路13例如由使用了多个晶体管的模拟电路构成。电流限制电路13限制驱动信号生成电路12的电流。电流限制电路13将与限制后的电流对应的电压输出至电压控制电路14。此外,从该驱动信号生成电路12流向电流限制电路13的电流对应于本发明的“驱动用电流”。

电压控制电路14例如由连接在电流限制电路13与电压调整电路11中的决定调整用电压的电路部之间的电阻元件等构成。电压控制电路14使用电流限制电路13的输出电压,将限制用的控制电压输出至电压调整电路11。限制用的控制电压是用于控制电压调整电路11的输出电压以使得调整后电压(电压调整电路11的输出电压)不达到规定的上限电压的电压。此外,该电流限制电路13的输出电压对应于本发明的“电流控制用电压”。

通过这样的结构,从驱动装置10输出的驱动信号成为电流以及电压被限制后的信号。因此,驱动装置10能够抑制向压电泵20的过电流以及过电压的供给。由此,压电泵20的驱动效率提高。另外,压电泵20的破损被抑制,压电泵20以及流体控制装置1的可靠性提高。

图2的(A)是示出进行了电流限制的情况和未进行电流限制的情况下的向压电泵20供给的电流与电阻的关系的图表。在图2的(A)中,纵轴表示向压电泵20供给的电流,横轴表示压电泵的阻抗。图2的(B)是示出进行了电流电压限制的情况(本申请结构)和未进行电流电压限制的情况(比较结构)下的流体控制装置1的总功率的图表。在图2的(B)中,纵轴表示向流体控制装置供给的总功率量,横轴表示压电泵的阻抗。

图3的(A)是示出进行了电流电压限制的情况(本申请结构)和未进行电流电压限制的情况(比较结构)下的驱动信号生成电路12的输出电压的图表。图3的(B)是示出进行了电流电压限制的情况(本申请结构)和未进行电流电压限制的情况(比较结构)下的电流限制电路的电压的图表。图3的(C)是示出进行了电流电压限制的情况(本申请结构)和未进行电流电压限制的情况(比较结构)下的泵电流的图表。在图3的(A)中,纵轴表示电压调整电路11的输出电压(升压后电压:调整后电压),横轴表示压电泵的阻抗。在图3的(B)中,纵轴表示电流限制电路13的电压,横轴表示压电泵的阻抗。在图3的(C)中,纵轴表示向压电泵20供给的电流,横轴表示压电泵20的阻抗。

通过在驱动装置10具备电流限制电路13,从而如图2的(A)所示,能够将向压电泵20供给的电流限制为不达到规定的上限值(图2的(A)的情况下为100[mA])。该上限值根据压电泵20以及压电元件的驱动的规格设定,并由压电泵20以及压电元件作为泵正常地持续动作的电流值的上限设定。由此,限制了向压电泵20供给的过电流。

并且,通过在驱动装置10具备电压控制电路14,从而如图3的(A)所示,随着电流的增加,向驱动信号生成电路12供给的电压被抑制。这是由于,若流向驱动信号生成电路12的电流超过上述的上限值,则过电流的量流向电流限制电路13,如图3的(B)所示,电流限制电路13的电压上升。该上升的量的电压被输出至电压控制电路14,从电压控制电路14向电压调整电路11供给与上升的量的电压对应的控制用的限制电压。电压调整电路11根据该控制用的限制电压,来使输出电压(调整后电压)降低。由此,向驱动信号生成电路12供给的电压被抑制。

其结果是,通过向压电泵20供给的电流和电压被上限值限制,从而如图2的(B)所示,能够抑制流体控制装置1的总功率。

另一方面,如图3的(C)所示,由于向压电泵20供给的电流被维持,因此压电泵20的输出被维持。

接下来,参照附图,对第2实施方式所涉及的驱动装置进行说明。图4是包含本发明的第2实施方式所涉及的驱动装置10A的流体控制装置1A的功能框图。

如图4所示,第2实施方式所涉及的驱动装置10A相对于第1实施方式所涉及的驱动装置10,在具备电压控制电路14A、以及温度检测电路15这点上不同。驱动装置10A的其他的结构与驱动装置10相同,省略相同部位的说明。

如图4所示,流体控制装置1A具备驱动装置10A、压电泵20、以及电源30。流体控制装置1A在具备驱动装置10A这点上与第1实施方式所涉及的流体控制装置1不同,其他的基本结构与流体控制装置1相同。

驱动装置10A具备电压调整电路11、驱动信号生成电路12、电流限制电路13、电压控制电路14A、以及温度检测电路15。

温度检测电路15包含直接或者间接地检测压电泵20的温度的温度传感器。温度检测电路15生成与压电泵20的温度对应的检测电压,并输出至电压控制电路14A。该温度检测电路对应于本发明的“温度检测部”,该检测电压对应于本发明的“温度调整用电压”。

电压控制电路14A根据与被电流限制电路13限制的电流对应的电压和来自温度检测电路15的检测电压,来提供向电压调整电路11供给的限制用的控制电压。

通过成为这样的结构,从而电压调整电路11的输出电压(调整后电压)被调整为压电泵20的温度不达到上限值。

图5的(A)是示出进行了电流、电压、温度限制的情况、以及未进行的情况下的温度随时间变化的图表。图5的(B)是示出进行了电流、电压、温度限制的情况、以及未进行的情况下的压电泵20的排出压力随时间变化的图表。

在图5的(A)中,横轴是经过时间(分钟),纵轴是温度。在图5的(B)中,横轴是经过时间(小时),纵轴是压力(排出压力)。在图5的(A)、图5的(B)中,粗实线示出进行了电流限制、电压限制、以及温度限制的情况,细实线示出进行了电流限制、以及电压限制而未进行温度限制的情况,虚线示出未进行电流限制、电压限制、以及温度限制的情况。

如图5的(A)所示,通过进行电流限制、电压限制、以及温度限制,从而与未进行电流限制、电压限制、以及温度限制的情况相比,能够抑制压电泵20的温度的不必要的上升。由此,如图5的(B)所示,通过进行电流限制、电压限制、以及温度限制,从而与未进行电流限制、电压限制、以及温度限制的情况相比,能够推迟压电泵20的排出压力的降低的开始时间。即,通过进行电流限制、电压限制、以及温度限制,从而与未进行电流限制、电压限制、以及温度限制的情况相比,能够更长时间地维持压电泵20的排出压力。

另外,如图5的(A)所示,通过进行电流限制、电压限制、以及温度限制,从而与进行了电流限制、以及电压限制而未进行温度限制的情况相比,能够抑制压电泵20的温度的不必要的上升,而能够更长时间地维持压电泵20的排出压力。即,虽然压电泵20若变为高温则能力降低,但通过抑制温度的不必要的上升,能够抑制压电泵20的能力降低。

此外,如图5的(A)所示,即使在进行了电流限制、以及电压限制而未进行温度限制的情况下,与未进行电流限制、电压限制、以及温度限制的情况相比,也能够抑制压电泵20的温度的不必要的上升,而能够更长时间地维持压电泵20的排出压力。

另外,通过进行电流限制、电压限制、以及温度限制,能够提高压电泵20的效率。图6是示出压电泵20的效率与压电泵20的温度的关系的图表。在图6中,横轴表示压电泵20的排出压力,纵轴表示效率。在图6中,粗实线示出压电泵20的温度为0℃的情况,细实线示出压电泵20的温度为25℃的情况,虚线示出压电泵20的温度为50℃的情况。

如图6所示,无论压电泵20为怎样的排出压力,都因压电泵20的温度较低而效率变高。因此,通过进行电流限制、电压限制、以及温度限制,能够提高压电泵20的效率。

此外,直接检测压电泵20的温度并不容易,但通过将构成各功能模块的电路元件由安装型部件等实现而安装于电路基板并测定电流限制电路13的温度,能够间接地检测压电泵20的温度。此时,优选温度检测电路15的温度传感器元件配置为接近电流限制电路13。更具体而言,优选温度传感器元件配置于与构成驱动装置10A的其他电路相比接近电流限制电路13的位置。由此,温度传感器元件的对电流限制电路13的温度检测灵敏度提高,而温度传感器元件能够更正确地测定电流限制电路13的温度。

图7是示出压电泵20的表面温度与电路基板的温度的相关关系的图表。在图7中,横轴表示压电泵20的表面温度,纵轴表示电路元件的温度。在图7中,实线示出温度检测电路15的温度传感器的温度,虚线示出构成电流限制电路13的晶体管的表面温度。温度传感器配置于构成电流限制电路13的晶体管的附近。

在使用了电流限制电路13的结构中,如图7所示,晶体管的温度与压电泵20的温度具有相关关系。并且,如图7所示,温度传感器的温度与压电泵20的温度具有与晶体管的情况相同的相关关系。

因此,压电泵20的温度、构成电流限制电路13的晶体管的温度、以及温度检测电路15的温度传感器的温度具有相关关系。由此,通过由温度传感器检测电流限制电路13的晶体管的温度,能够间接地检测压电泵20的温度。换言之,通过相对于电流限制电路13的晶体管将温度传感器配置为可以得到这样的相关关系的程度,能够间接地检测压电泵20的温度。

接下来,参照附图,对本发明的第3实施方式所涉及的驱动装置进行说明。图8是包含本发明的第3实施方式所涉及的驱动装置10B的流体控制装置1B的功能框图。

如图8所示,第3实施方式所涉及的驱动装置10B相对于第1实施方式所涉及的驱动装置10,在具备电流限制电路13B、以及电压控制电路14B这点上不同。驱动装置10B的其他的结构与驱动装置10相同,省略相同部位的说明。

如图8所示,流体控制装置1B具备驱动装置10B、压电泵20、以及电源30。流体控制装置1B在具备驱动装置10B这点上与第1实施方式所涉及的流体控制装置1不同,其他的基本结构与流体控制装置1相同。

驱动装置10B具备电压调整电路11、驱动信号生成电路12、电流限制电路13B、以及电压控制电路14B。

电流限制电路13B连接于驱动信号生成电路12中的调整后电压的输入端。电压控制电路14B如后述的那样,由电阻元件构成。

这样的驱动装置10B例如由图9、图10所示的模拟电路实现。图9是示出本发明的第3实施方式所涉及的驱动装置的一个例子的电路图。此外,在图9中,示出使用升压电路作为电压调整电路11的情况。

如图9所示,驱动装置10B具备电压调整电路11、驱动信号生成电路12、电流限制电路13B、电压控制电路14B、以及控制电压产生IC19。驱动信号生成电路12具备前级电路121和主驱动电路122。

电压调整电路11具备半导体元件Q1、二极管D1、电容器C1、电容器C2、电容器C3、电感器L1、电阻元件R1、电阻元件R2、以及电阻元件R3。半导体元件Q1由FET(场效应晶体管)构成。

电容器C1的一方端连接于电源30,电容器C1的另一方端连接在与基准电位之间。

电感器L1的一方端连接于电容器C1的一方端,电感器L1的另一方端连接于半导体元件Q1的漏极。半导体元件Q1的源极连接于基准电位(电容器C1的另一方端)。在半导体元件Q1的栅极施加有来自控制电压产生IC19的开关控制电压。

二极管D1的阳极连接于电感器L1的另一方端(半导体元件Q1的漏极),二极管D1的阴极连接于电阻元件R1的一方端以及电容器C2的一方端。

电阻元件R1的另一方端连接于电阻元件R2的一方端,并且成为电压调整电路11的输出端子。电阻元件R2的另一方端连接于电阻元件R3的一方端,电阻元件R3的另一方端连接于基准电位。另外,电容器C2的另一方端连接于电阻元件R2的另一方端。该连接点连接于控制电压产生IC19的升压反馈用的端子(升压用的反馈电压VFB的施加端子)。

电容器C3的一方端连接于电压调整电路11的输出端子(电阻元件R1的另一方端),另一方端连接于基准电位。

通过这样的电路结构,从而实现升压斩波电路。

此外,在电源30连接有电阻元件R91的一方端,电阻元件R91的另一方端连接于控制电压产生IC19的VDD端子。由此,向控制电压产生IC19供给电源。在电阻元件R91的另一方端连接有电容器C91的一方端,电容器C91的另一方端连接于基准电位。此外,由这些电阻元件R91和电容器C91构成的电路是除去噪声用的低通滤波器,能够省略。另外,控制电压产生IC19的Vs端子连接于电源30。

此外,在电源30与电阻元件R1的另一方端之间连接有开关元件SW1。在开关元件SW1断开的情况下,电压调整电路11动作,在开关元件SW1短路的情况下,电压调整电路11不动作。对该开关元件SW1而言,若是电源30的电压比驱动压电泵20的所希望的电压低而需要升压的电路结构,则能够省略。

电流限制电路13B具备半导体元件Q2、半导体元件Q3、电容器C4、电阻元件R4、以及电阻元件R5。半导体元件Q2是晶体管,半导体元件Q3是FET,但这些半导体元件可以是晶体管,也可以是FET。

电阻元件R4的一方端与电流限制电路13B的输入端以及输出端对应,连接于电压调整电路11的输出端子,即电阻元件R1的另一方端。另外,电阻元件R4的一方端连接于驱动信号生成电路12的输入端。

半导体元件Q2的基极连接于电阻元件R4的另一方端。半导体元件Q2的发射极连接于半导体元件Q3的栅极,集电极经由电容器C4连接于基准电位。

半导体元件Q3的漏极连接于半导体元件Q2的栅极。半导体元件Q3的源极连接于基准电位。

半导体元件Q2的发射极和半导体元件Q3的栅极经由电阻元件R5连接于基准电位。

通过这样的结构,从而实现限制在电阻元件R4的一方端侧的输入端与输出端之间流动的电流的电流限制电路。

电压控制电路14B由电阻元件R10构成。电阻元件R10的一方端连接于电流限制电路13B的半导体元件Q2的集电极。电阻元件R10的另一方端连接于电压调整电路11中的电阻元件R2与电阻元件R3的连接点。

通过成为这样的电路结构,若驱动信号生成电路12的输入电流增加,则通过电流限制电路13B限制该输入电流。伴随于此,电流限制电路13B的半导体元件Q2的发射极电压上升。

伴随着该发射极电压的上升,电压控制电路14B的电阻元件R10的一方端侧的电压上升,另一方端侧的电位(控制用的限制电压)也上升。

这里,若将电压调整电路11的输出电压(升压后电压)设为Vc,将升压用的反馈电压设为VFB,将电压控制电路14B的电阻元件R10的一方端侧的电压设为Vg,将电阻元件R2的电阻值设为R2,将电阻元件R3的电阻值设为R3,将电阻元件R10的电阻值设为R10,则Vc由下式表示。

(式1)

Vc=(R2/R10)×(VFB-Vg)+((R2/R3)+1)×VFB

由(式1)可知,若Vg上升,则Vc降低。

即,电压调整电路11的输出电压(升压后电压)根据进行电流限制而上升的电压的量而降低。由此,能够抑制驱动信号生成电路12的输入电压,能够实现如上述那样的对压电泵20的电流限制以及电压限制。

此外,驱动信号生成电路12作为一个例子而由图9、图10所示的电路实现。图10是示出本发明的第3实施方式所涉及的驱动装置中的驱动信号生成电路的主驱动电路的一个例子的电路图。

如上述那样,驱动信号生成电路12具备前级电路121和主驱动电路122。

如图9所示,前级电路121具备电容器C21、电容器C22、电阻元件R21、以及电阻元件R22。

电阻元件R21与电阻元件R22串联连接。具体而言,电阻元件R21的另一方端与电阻元件R22的一方端连接。电阻元件R21的一方端是前级电路121的Hi侧的输入端,连接于电流限制电路13B的电阻元件R4的一方端。电阻元件R22的另一方端连接于电压控制电路14B的电阻元件R10的一方端。

电容器C21并联连接于电阻元件R21,电容器C22并联连接于电阻元件R22。

电阻元件R21与电阻元件R22的连接点(中间电位Vm的点)、以及电阻元件R22的另一方端侧(电位Vg的点)连接于主驱动电路122。

如图10所示,主驱动电路122具备运算放大器U31、运算放大器U32、运算放大器U41、运算放大器U42、全桥电路220、电容器C31、电容器C32、电容器C33、电容器C34、电容器C35、电容器C36、电阻元件R31、电阻元件R32、电阻元件R33、电阻元件R34、电阻元件R35、电阻元件R36、电阻元件R37、以及电阻元件R40。

电阻元件R31与电容器C31并联连接。电阻元件R32与电容器C32并联连接。电阻元件R33与电容器C33并联连接。电阻元件R34与电容器C34并联连接。

运算放大器U31的反相输入端子连接有电阻元件R31与电容器C31的并联电路的一方端。电阻元件R31与电容器C31的并联电路的另一方端连接于压电泵20的电流检测用的电阻元件R40的一方端。

运算放大器U31的非反相输入端子连接有电阻元件R33与电容器C33的并联电路的一方端。电阻元件R33与电容器C33的并联电路的另一方端连接于压电泵20的电流检测用的电阻元件R40的另一方端。另外,运算放大器U31的非反相输入端子经由电阻元件R34与电容器C34的并联电路连接于前级电路121的中间电位Vm的点。

在运算放大器U31的输出端子与反相输入端子之间连接有电阻元件R32与电容器C32的并联电路。

运算放大器U31的输出端子经由电阻元件R35以及电容器C36连接于运算放大器U32的反相输入端子。电阻元件R35与电容器C36的连接点经由电阻元件R36连接于电位Vg的点。另外,电阻元件R35与电容器C36的连接点连接于电容器C35的一方端,电容器C35的另一方端连接于电阻元件R37的一方端。电阻元件R37的另一方端连接于电容器C36中的运算放大器U32的反相输入端子侧。

运算放大器U32的非反相输入端子连接于中间电位Vm的点。运算放大器U32的输出端子连接于运算放大器U41的非反相输入端子以及运算放大器U42的反相输入端子,并且连接于电阻元件R37的一方端。

运算放大器U41的反相输入端子以及运算放大器U42的非反相输入端子连接于中间电位Vm的点。运算放大器U41的输出端子、以及运算放大器U42的输出端子连接于全桥电路220。

全桥电路220由已知的使用了四个半导体元件的电路结构构成。全桥电路220的第1输入端子连接于运算放大器U41的输出端子,第2输入端子连接于运算放大器U42的输出端子。在全桥电路220的第1输出端子与第2输出端子之间连接有压电泵20与电阻元件R40的串联电路。

通过该结构,从而实现自激发型的驱动信号生成电路12。此时,由驱动信号生成电路12生成的驱动信号的共振频率成为与构成压电泵20以及驱动信号生成电路12的各电路元件的电路常量对应的频率。即,通过适当地设定构成驱动信号生成电路12的各电路元件的电路常量,能够以所希望的驱动频率驱动压电泵20。

这样,通过使用图9、图10所示的电路结构,能够通过模拟电路实现驱动装置10B。

并且,在图9所示的结构中,通过由电阻元件R10构成电压控制电路14B,能够抑制包含电压调整电路11和驱动信号生成电路12的电路的不必要的振荡。由此,能够抑制驱动信号生成电路12的共振频率的不必要的偏移。

另外,在图9所示的结构中,通过在电流限制电路13B具备电容器C4,从而即使由驱动信号的频率成分构成的噪声重叠于半导体元件Q2的集电极电压,也能够抑制由该噪声导致的不必要的振荡。

接下来,参照附图,对本发明的第4实施方式所涉及的驱动装置进行说明。图11是包含本发明的第4实施方式所涉及的驱动装置10C的流体控制装置1C的功能框图。

如图11所示,第4实施方式所涉及的驱动装置10C相对于第2实施方式所涉及的驱动装置10A,在具备电压控制电路14C、A/D转换器161、A/D转换器162、以及D/A转换器17这点上不同。驱动装置10C的其他的结构与驱动装置10A相同,省略相同部位的说明。

电压控制电路14C通过MCU(Micro Control Unit:微控制单元)等数字IC实现。

A/D转换器161、以及A/D转换器162是将模拟信号转换为数字信号的电路,D/A转换器17是将数字信号转换为模拟信号的电路。

电流限制电路13将与限制后的电流对应的电压经由A/D转换器161输出至电压控制电路14C。温度检测电路15将与压电泵20的温度对应的检测电压经由A/D转换器162输出至电压控制电路14C。

电压控制电路14C根据来自电流限制电路13的与限制后的电流对应的电压和来自温度检测电路15的检测电压,来生成向电压调整电路11供给的限制用的控制电压。电压控制电路14C将限制用的控制电压经由D/A转换器17输出至电压调整电路11。

由此,来自电压调整电路11的输出电压(调整后电压)被限制。

这样,即使由数字电路构成电压控制电路14C,也与上述的驱动装置10A相同地,能够实现对压电泵20的电流限制、电压限制、以及温度限制。

此外,在该结构中,也能够省略温度检测电路15以及A/D转换器162。该情况下,成为将第1实施方式所涉及的驱动装置10的电压控制电路14置换为由数字电路构成的电压控制电路14C后的结构。

接下来,参照附图,对本发明的第5实施方式所涉及的驱动装置进行说明。图12是示出本发明的第5实施方式所涉及的驱动装置10D的一个例子的电路图。

驱动装置10D例如通过图12、图10所示的模拟电路实现。

如图12所示,驱动装置10D是对图9所示的驱动装置10B追加了温度检测电路15D的电路结构而成的。图12的电流限制电路13D与图9的电流限制电路13B,图12的电压控制电路14D与图9的电压控制电路14B相同。驱动装置10D的其他的电路结构与驱动装置10B相同,省略相同部位的说明。

温度检测电路15D具备温度传感器IC151、运算放大器U51、电容器C51、电阻元件R51、电阻元件R52、以及电阻元件R53。

运算放大器U51的非反相输入端子连接于温度传感器IC151。运算放大器U51的反相输入端子经由电阻元件R51连接于基准电位。运算放大器U51的输出端子经由电阻元件R52与电容器C51的并联电路连接于运算放大器U51的反相输入端子。运算放大器U51的输出端子经由电阻元件R53连接于电压调整电路11中的电阻元件R2与电阻元件R3的连接点。

通过成为这样的结构,从而从温度传感器IC151输出的包含与压电泵20的温度对应的检测电压的信号被平滑化,并施加于电压调整电路11中的电阻元件R2与电阻元件R3的连接点。

该情况下,电压调整电路11的输出电压(升压后电压)Vc根据以下的(式2)被限制(调整)。在以下的(式2)中,Vt是温度检测电路15D的输出电压(检测电压),R53是电阻元件R53的电阻值。

(式2)

Vc=(R2/R10)×(VFB-Vg)+(R2/R53)×(VFB-Vt)+((R2/R3)+1)×VFB

即使是这样的结构,也与上述的实施方式相同地,能够实现对压电泵20的电流限制、电压限制、以及温度限制,可以得到与上述的实施方式相同的作用效果。

另外,在该结构中,由于温度传感器IC151的检测电压被平滑化,因此包含于检测电压的噪声被抑制,能够实现更稳定的温度限制。

接下来,参照附图,对本发明的第6实施方式所涉及的驱动装置进行说明。图13是示出本发明的第6实施方式所涉及的驱动装置10E的一个例子的电路图。

驱动装置10E例如通过图13、图10所示的模拟电路实现。

如图13所示,驱动装置10E是对图12所示的驱动装置10D追加了外部输入端子16而成的。图13的电流限制电路13E与图12的电流限制电路13D相同,图13的电压控制电路14E与图12的电压控制电路14D相同。驱动装置10E的其他的电路结构与驱动装置10D相同,省略相同部位的说明。

外部输入端子16经由电阻元件R61连接于电压调整电路11中的电阻元件R2与电阻元件R3的连接点。从外部输入端子16输入的外部控制电压Vu经由电阻元件R61施加于电压调整电路11中的电阻元件R2与电阻元件R3的连接点。

该情况下,电压调整电路11的输出电压(升压后电压)Vc根据以下的(式3)被限制(调整)。在以下的(式3)中,Vu是外部控制电压,R60是电阻元件R61的电阻值。

(式3)

Vc=(R2/R10)×(VFB-Vg)+(R2/R53)×(VFB-Vt)+(R2/R60)×(VFB-Vu)+((R2/R3)+1)×VFB

即使是这样的结构,也与上述的实施方式相同地,能够实现对压电泵20的电流限制、电压限制、以及温度限制,可以得到与上述的实施方式相同的作用效果。

另外,在该结构中,能够通过外部控制电压Vu适当地调整升压后电压。

此外,上述的电压调整电路不限于升压斩波电路,也可以使用同步整流方式、充电泵方式、线性调节器方式等的升压电路、各种降压电路、或者各种升降压电路。

另外,在上述的说明中,记载了将构成驱动装置的各功能模块的电路元件安装于电路基板的形式,但优选电压调整电路、驱动信号生成电路、电流限制电路、以及电压控制电路安装于同一电路基板。由此,能够将驱动装置小型化,能够廉价地制造。

附图标记说明

1、1A、1B、1C...流体控制装置;10、10A、10B、10C、10D、10E...驱动装置;11...电压调整电路;12...驱动信号生成电路;13、13B、13D、13E...电流限制电路;14、14A、14B、14C、14D、14E...电压控制电路;15、15D...温度检测电路;16...外部输入端子;17...D/A转换器;19...控制电压产生IC;20...压电泵;30...电源;121...前级电路;122...主驱动电路;151...温度传感器IC;161、162...A/D转换器;220...全桥电路;C1、C2、C21、C22、C3、C31、C32、C33、C34、C35、C36、C4、C51、C91...电容器;D1...二极管;L1...电感器;Q1、Q2、Q3...半导体元件;R1、R10、R2、R21、R22、R3、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R4、R40、R5、R51、R52、R53、R60、R61、R91...电阻元件;SW1...开关元件;U31、U32、U41、U42、U51...运算放大器;SW1...开关元件。

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