用于压电陶瓷设备的驱动电路 本发明涉及压电陶瓷设备，更特别地，本发明涉及一种用于这种设备的驱动电路。
压电陶瓷设备现在已为人们所公知，但这种设备的特点是，为了以较低的成本实现较高的性能水平，必须要工作在高场强下。在这种工作条件下，非线性和磁滞现象就变成是很重要的因素，并且为得到最大的性能，它们的有效的设置是很必要的。
本发明的一个目的是提供一种减小非线性效应的驱动电路。
为了更容易地理解本发明，现在将参考附图描述本发明的实施例，附图中：
图1示出了根据本发明的驱动电路的完整电路图；
图2示出了图1中所示驱动电路的一部分的示意图；
图3示出了在图2所示的电路部分中有用的开关的电路图；
图4示出了根据本发明的驱动电路的进一步地实施例；
图5示出了在图4的电路中，在充电正/逆循环过程中的波形图；和
图6示出的曲线图示出了应用图4中电路的执行元件的正向和逆向位置随温度的变化。
图1中示出了根据本发明的驱动电路的优选实施例，其中压电陶瓷设备，在这种情况下是平面双压电晶片执行元件10，是经由充电控制电路12由微控制器11进行驱动的。经由升压转换器14从12伏的直流电源给充电控制电路提供功率，该升压转换器14提供高电压给充电控制电路。从升压转换器输出的电压约为100到600伏，优选在20到400伏的范围内。
图2中更详细地示出了充电控制电路12，其中将看到，主要的是，H桥利用四个开关20a、20b、20c、20d，这四个开关通常成对地工作以对压电陶瓷设备10进行充电和放电。
我们优选地利用构成为作为电流源工作的晶体管开关来用于每个开关20，并且在图3中更详细地示出了这种结构。使用这种开关可允许对压电陶瓷设备10提供线性充电，这样，当考虑该压电陶瓷设备的位移与所提供的充电进行比较时，可得到线性特性。使用这种开关还允许提供反向偏压。
在本发明进一步的实施例中，在反馈环中提供温度传感器16给驱动电路，并且这样进行设置，使得微控制器单元11还包含H桥控制电路，该H桥控制电路连接到H桥12，并响应来自于该温度传感器16的与执行元件10紧密有关的信号。
在这个实施例中，单元14优选地是一种利用控制器单元11由低电压电源如12伏电源驱动的可变高电压电源。这些示出在图4中。
温度传感器16感应压电陶瓷执行元件10的温度变化，并提供感应到的数据给微控制器11，该微控制器11调整压电执行元件10的控制状态，以使得可减小任何温度变化所带来的非线性效应。
H桥12以恒定电流提供反向电压给压电陶瓷执行元件10。反向电压的值通过控制器单元11中的控制电路响应来自于温度传感器16的信号进行控制。平均充电电流也由控制电路进行控制。
当矫顽电压从270伏下降到80伏时，在材料的矫顽电压和-25℃到+25℃范围内的温度之间存在非常接近于线性的关系。利用这一点对反向电压的控制提供非常简单的算法。设定界限，用以确保正好工作在矫顽电压以下。在整个温度范围内将正向电压保持在400伏和500伏之间。这些示出在图5中。
由于具有上面的设置，可在大多数充电/放电工作过程中得到几乎恒定的线性充电速率。从图6中可以很明显地看到该控制系统的好处，图6示出了不同工作条件下执行元件的位置随温度的变化。图6还示出了从正向位置以及从逆向位置开始的该循环中放电部分过程中的执行元件的位置。从正向位置开始的放电基本上对应于在没有提供反向偏压的情况下所达到的位置，即在“单极”模式下。很清楚的是，在没有反向偏压的情况下，兼顾了在整个温度范围内的性能。通过箭头a和b之间的不同表示出了这一点。
该H桥开关构成为提供反向偏压给压电陶瓷执行元件。通过打开开关20a和20b或者20c和20d使该执行元件保持在静态情况下。当需要反向偏压时，闭合开关20b和20c，同时打开剩下的开关。
应理解的是，当将上面的控制设置应用到执行元件中时，可以得到很多的优点，其中，为了提供最优的机械热膨胀特性，已选择了上述执行元件的材料和制造方法。