[發明專利]一種多疊層壓電致動器獨立分時驅動裝置及方法

有效

• 申請號: 201810425140.1
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108448928B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 張連生;黃繼超;陳小波;黃強先;程榮俊
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02N2/06
• 分類號: H02N2/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種多疊層壓電致動器獨立分時驅動裝置，其特征是：該裝置工作方式為：各層壓電致動器獨立驅動；驅動信號按照電壓等間隔規則分離成時序相連的子信號；施加到每一層獨立壓電致動器上的信號為分別放大后的子信號；電壓等間隔規則通過信號分離電路實現；驅動信號可以為任意需要的信號，所述的電壓等間隔規則為將驅動信號電壓根據壓電致動器層數等分。

2.根據權利要求1所述的一種多疊層壓電致動器獨立分時驅動裝置，其特征是：所述的時序相連的子信號為驅動信號通過信號分離電路后產生的時序嚴格對齊的驅動信號。

3.根據權利要求1所述的一種多疊層壓電致動器獨立分時驅動裝置，其特征是：所述的施加到每一層獨立壓電致動器上的信號為每一層壓電堆棧都對應唯一的一路放大后的子信號。

4.根據權利要求1所述的一種多疊層壓電致動器獨立分時驅動裝置，其特征是：所述的獨立分時驅動裝置包括信號分離電路，信號分離電路包含分割點電壓電路、電壓比較電路、采樣保持電路及減法電路四部分。

5.根據權利要求4所述的一種多疊層壓電致動器獨立分時驅動裝置，其特征是：驅動信號進入信號分離電路后首先輸送到n路電壓比較和采樣保持電路上；分割點電壓電路將驅動信號幅值按照壓電層數n等分輸出n路分割電壓；每一路電壓比較電路通過與對應分割點電壓的比較輸出方波控制信號；采樣保持電路通過方波控制信號的控制對輸入的驅動信號進行采樣保持；輸出信號通過減法電路與對應分割點電壓做減法進行信號最小電壓歸零并輸出。

6.一種多疊層壓電致動器獨立分時驅動方法，其特征是：該方法驅動方式為：各層壓電致動器獨立驅動；驅動信號按照電壓等間隔規則分離成時序相連的子信號；施加到每一層獨立壓電致動器上的信號為分別放大后的子信號；電壓等間隔規則通過信號分離電路實現；驅動信號可以為任意需要的信號，所述的電壓等間隔規則為將驅動信號電壓根據壓電致動器層數等分。

7.根據權利要求6所述的一種多疊層壓電致動器獨立分時驅動方法，其特征是：其具體工作過程為：

步驟1、驅動信號經過信號分離電路后產生n路等幅值的分離子信號；

步驟2、n路分離子信號通過電壓放大器進行相應放大后分別接到n層壓電致動器上；

步驟3、當驅動多疊層壓電致動器時，對于升壓過程，首先給第1層壓電致動器加正電壓，隨著電壓的升高第1層壓電致動器伸長輸出位移，整個多疊層壓電致動器的位移增加量為第1層壓電致動器的位移增加量，此時其余層壓電致動器上的電壓為0；當第1層壓電致動器上的電壓到達時序1的最大值時，保持其電壓在整個加壓過程中恒定不變；此時第2層壓電致動器開始加正電壓，隨著電壓的升高，第2層壓電致動器伸長并輸出位移，此時第1層壓電致動器上的電壓保持不變，其余層壓電致動器的電壓保持為0不變，整個多疊層壓電致動器的輸出位移為第1層壓電致動器在最大電壓時的輸出位移和第2層壓電致動器的位移增加量之和，當第2層壓電致動器上電壓達到時序2的最大值時，保持第2層壓電致動器上的電壓在整個加壓過程中保持不變；此時第3層壓電致動器開始加正電壓，隨著電壓的升高第3層壓電致動器開始輸出位移，整個多疊層壓電致動器的輸出位移為第1層和第2層壓電致動器在最大電壓時的輸出位移與第3層壓電致動器位移增加量之和，當第3層壓電致動器上的電壓到達時序3上的最大值時，保持第1層壓電致動器、第2層壓電致動器和第3層壓電致動器的電壓不變，其余層電壓為0，然后按照同種方式依次為后續壓電致動器加壓；其中，所述的時序最大電壓值為經電壓放大器放大后的等幅子信號的最大電壓值；對于信號時序要求保證相對時間軸嚴格對齊，即當第n-1層壓電致動器到達最大電壓值時第n層壓電致動器應立刻開始加壓；

步驟4、對于降壓過程，首先給第n層壓電致動器降壓，當第n層壓電致動器上電壓降為0時，立刻開始給第n-1層壓電致動器降壓，當第n-1層電壓降為0時，開始給第n-2層降壓，然后按照同種方式依次為后續壓電致動器降壓直到所有壓電致動器電壓都為0。