[發明專利]用于操作壓電MEMS聲換能器的方法和電路以及具有此類電路的集成電路

有效

• 申請號: 201780056700.4
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN109952767B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 安德里亞·韋斯高尼·克萊里西·貝爾特拉米;費魯喬·博托尼;馬庫斯·漢斯勒
• 申請（專利權）人: 悠聲股份有限公司
• 主分類號: H04R17/00
• 分類號: H04R17/00;H04R3/00;H01L41/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 唐杰敏;蔡悅

本發明涉及一種用于操作壓電MEMS聲換能器(4)、特別是在可聽波長譜和/或超聲范圍中工作的MEMS揚聲器和/或MEMS麥克風的方法，其中電能存儲在至少一個儲能器(2)中，并且該電能經由至少一個傳輸單元(3，13)在該儲能器(2)和壓電MEMS聲換能器(4)之間間接傳送。根據本發明，至少一個傳輸單元(3，13)和壓電MEMS聲換能器(4)被布置在并聯連接(5)中并且被切換，使得為了操作壓電MEMS聲換能器(4)，在第一切換狀態下首先由儲能器(2)對該至少一個傳輸單元(3)進行充電，并且隨后在第二切換狀態下，該傳輸單元(3)再次放電并且向該壓電MEMS聲換能器(4)進行充電，和/或為了電能回收，在第三切換狀態下，壓電MEMS聲換能器(4)再次放電并且該至少一個傳輸單元(3，13)被充電，以及隨后在第四切換狀態下，該傳輸單元(3，13)再次放電并且儲能器(2)被充電。

技術領域

本發明涉及一種用于操作被構造為MEMS聲換能器的壓電組件的方法，其中將電能儲存在至少一個儲能器中。壓電MEMS聲換能器尤其是在可聽波長譜和/或超聲范圍內操作的MEMS揚聲器和/或在可聽波長譜和/或超聲范圍內操作的MEMS麥克風。因此，MEMS聲換能器尤其可以被用于聲音應用和/或超聲應用。MEMS聲換能器例如可用于醫療技術。然而，MEMS聲換能器也可以用作揚聲器和/或麥克風，特別是在諸如耳機，移動電話或平板電腦之類的移動設備中。在該方法中，電能通過至少一個傳輸單元在儲能器和被構造為MEMS聲換能器的壓電組件之間作間接傳送。此外，本發明涉及一種具有儲能器的用于操作壓電MEMS聲換能器的電路，在該儲能器中可以儲存電能。電能借助在儲能器和壓電MEMS聲換能器之間的至少一個傳輸單元來傳送。此外，本發明涉及具有這種電路的集成電路。

背景技術

在DE 10 2013 109 098 A1中揭示出了一種壓電驅動器，其被配置為向壓電組件提供電荷，并且被配置為在壓電驅動器的各種操作狀態期間將電荷從壓電組件轉移到無源儲能組件。壓電驅動器還包括被配置用于壓電組件與第一無源電能儲存部件和第二無源電能儲存部件之間的電連接的電壓轉換器。電壓轉換器被配置為從第一無源電能儲存部件以及從第二無源電能儲存部件向壓電組件提供電荷，反之亦然。該壓電驅動器的缺點在于電壓轉換器的低操作效能。這導致高功率損耗，其作為熱量必須從電路或壓電驅動器排出。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種用于操作被構造為壓電MEMS聲換能器的壓電組件的方法和電路，借助該方法和電路，壓電MEMS聲換能器可以低功率損耗來操作。

該目的通過根據獨立權利要求的特征來操作被構造為壓電MEMS聲換能器的壓電組件的方法和電路來實現。

提議了一種用于操作壓電組件的方法，其中電能儲存在至少一個儲能器中。特別是在全部以下描述中，壓電組件被構造為壓電MEMS聲換能器。此類MEMS聲換能器優選地基本上包括壓電致動器和可由該致動器偏轉的薄膜。MEMS聲換能器優選地是在可聽波長譜和/或超聲范圍內操作的MEMS揚聲器和/或在可聽波長譜和/或超聲范圍內操作的MEMS麥克風。MEMS聲換能器優選地用于聲音應用和/或超聲應用，例如在醫療技術中。然而，MEMS聲換能器也可以用作MEMS揚聲器和/或MEMS麥克風。

電能經由至少一個傳輸單元在儲能器和被構造為MEMS聲換能器的壓電組件之間作間接傳送。

根據本發明，至少一個傳輸單元和被構造為壓電MEMS聲換能器的壓電組件彼此并聯布置。在這種情況下，其切換方式為：為了操作被構造為壓電MEMS聲換能器的壓電組件，在第一切換狀態下首先從儲能器向至少一個傳輸單元充電。隨后，在第二切換狀態下，傳輸單元再次放電并且向被構造為壓電MEMS聲換能器的壓電組件充電。

當被構造為壓電MEMS聲換能器的壓電組件被電能充電時會產生偏轉-即發生被構造為壓電MEMS聲換能器的壓電組件的形變。通過這種偏轉或形變，例如可以產生聲波。因此，被構造為壓電MEMS聲換能器的壓電組件借助于第二切換狀態被偏轉。