[發明專利]用于電容性負載的驅動器

有效

• 申請號: 201380027089.4
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN104335475B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: M·加格;D·J·白德文;B·肖
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: H02N2/06
• 分類號: H02N2/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

本發明提供一種用于驅動壓電式換能器(PZT)的裝置(100)和方法。H橋(116)包括開關(S1?S4)，并且H橋(116)通過端子SWP和SWM耦合到電感器L并且其用作升降壓電路(110)?？刂齐娐?118)接收來自主處理器(103)的控制信號，該控制信號指示期望的功率輸出以及PZT回復的頻率(104)。基于來自降壓?升壓電路端子(SWP、SWM、BST)的電流和/或電壓檢測，控制電路(118)生成脈寬調制(PWM)信號，該脈寬調制信號用于控制開關(S1?S4)從而使得降壓?升壓電路(110)能夠從電池(101)提供電容器C上的電荷，該電池(101)在適當的時間耦合到H橋(116)。

技術領域

本發明總體涉及用于電容性負載的驅動器，并且更具體地涉及被配置為驅動壓電式換能器處于音頻頻帶中的驅動器。

背景技術

在許多應用中，期望提高穩健性并且降低花費。具有這種期望的一個應用是移動空間設備，這種途徑為兩種，降低花費以及提高穩健性，也就是說，通過分離揚聲器和觸覺功能來改變移動設備的人機交互部分。為了達到這個目標，可將壓電式換能器固定到屏幕上以振動屏幕，從而允許屏幕充當揚聲器或具有觸摸反饋的觸摸屏(例如，指示按鍵觸摸的振動反饋)。

然而，一個問題在于壓電式換能器通常是較高的電容性負載(例如，1μF)，很難以充分質量驅動這些換能器作用為揚聲器，并且很難以足夠的功率驅動這些換能器提供觸覺效果。驅動這類電容性負載的最好的常規技術是采用具有D類放大器的G類或H類升壓級。如圖1所示，這類常規的電路可以使用大約110mA的平均電池電流利用大約3.6V的電池電壓來驅動1μF的電容性負載處于10kHz和20V_pp。由于這種特殊技術一般通過采用多個大型并且昂貴的部件(例如多個電感器)，從而使得這種技術過于昂貴。

因此，需要用于電容性負載的改進的驅動器。

常規系統的另一個示例被描述在公開號為WO2009/029563的PCT申請中。

發明內容

一個實施例提供一種裝置。該裝置包括電源端子；第一切換端子；第二切換端子，其中第一和第二切換端子被配置為耦合到電感器；升壓端子，其被配置為耦合到電容器；第一輸出端子；第二輸出端子，其中第一和第二輸出端子被配置為耦合到壓電式換能器；耦合到電源端子、升壓端子、第一切換端子和第二切換端子的第一H橋；耦合到升壓端子、第一輸出端子和第二輸出端子的第二H橋；以及耦合用于控制第一和第二H橋的控制電路，其中控制電路被配置為將第一H橋操作為降壓-升壓(buck-boost)電路，并且其中控制電路被配置為操作第一和第二H橋以基本驅動在音頻頻帶內。

根據實施例，控制電路被配置為當電容器上的期望電壓低于第一閾值電壓時，以降壓模式來操作第一H橋，當電容器上的期望電壓高于第二閾值電壓時，以升壓模式來操作第一H橋，以及當電容器上的期望電壓在第一和第二閾值電壓之間時，以降壓-升壓模式來操作第一H橋。

根據實施例，第一H橋進一步包括第一、第二、第三和第四開關，其中第二H橋進一步包括第五、第六、第七和第八開關。

根據實施例，控制電路進一步包括：耦合到第一和第二輸出端子的過零檢測器；耦合到過零電路的橋控制器；以及耦合到橋控制器、第五開關、第六開關、第七開關和第八開關的驅動器。

根據實施例，驅動器進一步包括第一驅動器，并且其中控制電路進一步包括：耦合到第一和第二切換端子的降壓-升壓檢測器；耦合到降壓-升壓檢測器的降壓-升壓控制器；耦合到降壓-升壓控制器的脈寬調制器(PWM)；以及耦合到PWM、第一開關、第二開關、第三開關和第四開關的第二驅動器。

根據實施例，提供一種方法。該方法包括接收輸入信號；根據電容器上的期望電壓與第一閾值和第二閾值的比較來選擇降壓-升壓級的多個模式中的至少一個模式，其中期望電壓確定自輸入信號；使用電容器上的期望電壓利用隨著每次過零而改變狀態的H橋來驅動壓電式換能器基本處于音頻頻帶內。