[发明专利]一种多叠层压电堆栈致动器的交替独立分时驱动方法有效

专利信息
申请号: 202010712880.0 申请日: 2020-07-22
公开(公告)号: CN111740641B 公开(公告)日: 2021-05-04
发明(设计)人: 张连生;卞轲玮;黄强先;程荣俊;李红莉;李瑞君 申请(专利权)人: 合肥工业大学
主分类号: H02N2/06 分类号: H02N2/06
代理公司: 安徽省合肥新安专利代理有限责任公司 34101 代理人: 陆丽莉;何梅生
地址: 230009 安*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 多叠层 压电 堆栈 致动器 交替 独立 分时 驱动 方法
【权利要求书】:

1.一种多叠层压电堆栈致动器的交替独立分时驱动方法,其特征是应用于由两个驱动器、两个开关组以及多叠层压电堆栈致动器所组成的驱动环境中;所述两个开关组之间连接有两个并联的驱动器;第一开关组与外部的信号分离电路相连,用于接收驱动信号;第二开关组与所述多叠层压电堆栈致动器相连;第一开关组包含N个第一开关,任意第i个第一开关记为SW1_i;第二开关组包含N个第二开关,任意第i个第二开关记为SW2_i;第i个第一开关SW1_i接收所述信号分离电路的第i个驱动信号USi;由第i个第一开关SW1_i、第i个第二开关SW2_i以及所述多叠层压电堆栈致动器中第i层压电堆栈构成第i个通道;i=1,2,……,N;所述交替独立分时驱动方法是按如下步骤进行:

步骤1、两个开关组接收外部的逻辑运算电路所产生的开关控制信号,记为{C1,C2,……,Ci,……,CN};Ci表示第i个开关控制信号;

步骤2、所述第i个第一开关SW1_i和第i个第二开关SW2_i检测到第i个开关控制信号Ci为上升沿,此时第i个驱动信号USi=0;所述第i个第一开关SW1_i和第i个第二开关SW2_i闭合,使得第一驱动器与所述第i通道连通,第i通道等待驱动;所述第i个第一开关SW1_i所接收的第i个驱动信号USi经过所述第一驱动器的放大后施加到第i层压电堆栈;

同时,第i-1个第一开关SW1_i-1和第i-1个第二开关SW2_i-1闭合,使得第二驱动器与所述第i-1通道连通,第i-1通道正在驱动;所述第i-1个第一开关SW1_i所接收的第i-1个驱动信号USi-1经过所述第二驱动器的放大后施加到第i-1层压电堆栈,使得第i-1层压电堆栈输出位移;

步骤3、当第i-1个驱动信号USi-1电压值达到最大值时,第i个驱动信号USi开始上升,第i通道开始驱动,第i层压电堆栈的输出位移随第i个驱动信号USi上升而增加;

同时,第i-1通道驱动完毕,第i-1层压电堆栈的输出位移保持为驱动电压最大时的位移;

步骤4、在第i个驱动信号USi上升过程中,第i-1个第一开关SW1_i-1和第i-1个第二开关SW2_i-1检测到第i-1个开关控制信号Ci-1为下降沿时,所述第i-1个第一开关SW1_i-1和第i-1个第二开关SW2_i-1断开,使得第二驱动器与第i-1通道断开;

步骤5、在第i个驱动信号USi上升过程中,第i+1个第一开关SW1_i+1和第i+1个第二开关SW2_i+1检测到第i+1个开关控制信号Ci+1为上升沿,此时USi+1=0,所述第i+1个第一开关SW1_i+1和第i+1个第二开关SW2_i+1闭合,使得第二驱动器与第i+1通道连通;所述第i+1通道等待驱动;

所述第i+1个第一开关SW1_i+1所接收的第i+1个驱动信号USi+1经过第二驱动器的放大后施加到第i+1层压电堆栈;

步骤6、当第i个驱动信号USi电压值达到最大值时,第i+1个驱动信号USi+1开始上升,第i+1通道开始驱动,第i+1层压电堆栈的输出位移随第i+1个驱动信号USi+1上升而增加;

同时,第i通道驱动完毕,第i层压电堆栈的输出位移保持为驱动电压最大时的位移;

按照同样方式依次给各层压电堆栈升压直至第n层压电堆栈的电压达到驱动信号电压的最大值时转入多叠层压电堆栈致动器的降压过程;

步骤7、所述第i个第一开关SW1_i和第i个第二开关SW2_i检测到第i个开关控制信号Ci为上升沿,此时第i个驱动信号USi为最大值;所述第i个第一开关SW1_i和第i个第二开关SW2_i闭合,使得第一驱动器与所述第i通道连通,第i通道等待驱动;所述第i个第一开关SW1_i所接收的第i个驱动信号USi经过所述第一驱动器的放大后施加到第i层压电堆栈;

同时,第i+1个第一开关SW1_i+1和第i+1个第二开关SW2_i+1闭合,使得第二驱动器与所述第i+1通道连通,第i+1通道正在驱动;所述第i+1个第一开关SW1_i+1所接收的第i+1个驱动信号USi+1经过所述第二驱动器的放大后施加到第i+1层压电堆栈,使得第i+1层压电堆栈输出位移减小;

步骤8、当第i+1个驱动信号USi+1电压值降为0时,第i个驱动信号USi开始下降,第i通道开始驱动,第i层压电堆栈的输出位移随第i个驱动信号USi下降而减小;

同时,第i+1通道驱动完毕,第i+1层压电堆栈的输出位移保持为0;

步骤9、在第i个驱动信号USi下降过程中,第i+1个第一开关SW1_i+1和第i+1个第二开关SW2_i+1检测到第i+1个开关控制信号Ci+1为下降沿时,所述第i+1个第一开关SW1_i+1和第i+1个第二开关SW2_i+1断开,使得第二驱动器与第i+1通道断开;

步骤10、在第i个驱动信号USi下降过程中,第i-1个第一开关SW1_i-1和第i-1个第二开关SW2_i-1检测到第i-1个开关控制信号Ci-1为上升沿,此时USi-1为最大值,所述第i-1个第一开关SW1_i-1和第i-1个第二开关SW2_i-1闭合,使得第二驱动器与第i-1通道连通;所述第i-1通道等待驱动;

所述第i-1个第一开关SW1_i-1所接收的第i-1个驱动信号USi-1经过第二驱动器的放大后施加到第i-1层压电堆栈;

步骤11、当第i个驱动信号USi电压值降为0时,第i-1个驱动信号USi-1开始下降,第i-1通道开始驱动,第i-1层压电堆栈的输出位移随第i-1个驱动信号USi-1下降而减小;

同时,第i通道驱动完毕,第i层压电堆栈的输出位移保持为0;

按照同样方式依次给各层压电堆栈降压直至各层压电堆栈电压都降为0。

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