[發明專利]一種多疊層壓電堆棧致動器的交替獨立分時驅動方法有效
| 申請號： | 202010712880.0 | 申請日： | 2020-07-22 |
| 公開（公告）號： | CN111740641B | 公開（公告）日： | 2021-05-04 |
| 發明（設計）人： | 張連生;卞軻瑋;黃強先;程榮俊;李紅莉;李瑞君 | 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： | 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101 | 代理人： | 陸麗莉;何梅生 |
| 地址： | 230009 安*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 多疊層 壓電 堆棧 致動器 交替 獨立 分時 驅動 方法 | ||
1.一種多疊層壓電堆棧致動器的交替獨立分時驅動方法，其特征是應用于由兩個驅動器、兩個開關組以及多疊層壓電堆棧致動器所組成的驅動環境中；所述兩個開關組之間連接有兩個并聯的驅動器；第一開關組與外部的信號分離電路相連，用于接收驅動信號；第二開關組與所述多疊層壓電堆棧致動器相連；第一開關組包含N個第一開關，任意第i個第一開關記為SW1_i；第二開關組包含N個第二開關，任意第i個第二開關記為SW2_i；第i個第一開關SW1_i接收所述信號分離電路的第i個驅動信號USi；由第i個第一開關SW1_i、第i個第二開關SW2_i以及所述多疊層壓電堆棧致動器中第i層壓電堆棧構成第i個通道；i＝1,2,……,N；所述交替獨立分時驅動方法是按如下步驟進行：
步驟1、兩個開關組接收外部的邏輯運算電路所產生的開關控制信號，記為{C1,C2,……,Ci,……,CN}；Ci表示第i個開關控制信號；
步驟2、所述第i個第一開關SW1_i和第i個第二開關SW2_i檢測到第i個開關控制信號Ci為上升沿，此時第i個驅動信號USi＝0；所述第i個第一開關SW1_i和第i個第二開關SW2_i閉合，使得第一驅動器與所述第i通道連通，第i通道等待驅動；所述第i個第一開關SW1_i所接收的第i個驅動信號USi經過所述第一驅動器的放大后施加到第i層壓電堆棧；
同時，第i-1個第一開關SW1_i-1和第i-1個第二開關SW2_i-1閉合，使得第二驅動器與所述第i-1通道連通，第i-1通道正在驅動；所述第i-1個第一開關SW1_i所接收的第i-1個驅動信號USi-1經過所述第二驅動器的放大后施加到第i-1層壓電堆棧，使得第i-1層壓電堆棧輸出位移；
步驟3、當第i-1個驅動信號USi-1電壓值達到最大值時，第i個驅動信號USi開始上升，第i通道開始驅動，第i層壓電堆棧的輸出位移隨第i個驅動信號USi上升而增加；
同時，第i-1通道驅動完畢，第i-1層壓電堆棧的輸出位移保持為驅動電壓最大時的位移；
步驟4、在第i個驅動信號USi上升過程中，第i-1個第一開關SW1_i-1和第i-1個第二開關SW2_i-1檢測到第i-1個開關控制信號Ci-1為下降沿時，所述第i-1個第一開關SW1_i-1和第i-1個第二開關SW2_i-1斷開，使得第二驅動器與第i-1通道斷開；
步驟5、在第i個驅動信號USi上升過程中，第i+1個第一開關SW1_i+1和第i+1個第二開關SW2_i+1檢測到第i+1個開關控制信號Ci+1為上升沿，此時USi+1＝0，所述第i+1個第一開關SW1_i+1和第i+1個第二開關SW2_i+1閉合，使得第二驅動器與第i+1通道連通；所述第i+1通道等待驅動；
所述第i+1個第一開關SW1_i+1所接收的第i+1個驅動信號USi+1經過第二驅動器的放大后施加到第i+1層壓電堆棧；
步驟6、當第i個驅動信號USi電壓值達到最大值時，第i+1個驅動信號USi+1開始上升，第i+1通道開始驅動，第i+1層壓電堆棧的輸出位移隨第i+1個驅動信號USi+1上升而增加；
同時，第i通道驅動完畢，第i層壓電堆棧的輸出位移保持為驅動電壓最大時的位移；
按照同樣方式依次給各層壓電堆棧升壓直至第n層壓電堆棧的電壓達到驅動信號電壓的最大值時轉入多疊層壓電堆棧致動器的降壓過程；
步驟7、所述第i個第一開關SW1_i和第i個第二開關SW2_i檢測到第i個開關控制信號Ci為上升沿，此時第i個驅動信號USi為最大值；所述第i個第一開關SW1_i和第i個第二開關SW2_i閉合，使得第一驅動器與所述第i通道連通，第i通道等待驅動；所述第i個第一開關SW1_i所接收的第i個驅動信號USi經過所述第一驅動器的放大后施加到第i層壓電堆棧；
同時，第i+1個第一開關SW1_i+1和第i+1個第二開關SW2_i+1閉合，使得第二驅動器與所述第i+1通道連通，第i+1通道正在驅動；所述第i+1個第一開關SW1_i+1所接收的第i+1個驅動信號USi+1經過所述第二驅動器的放大后施加到第i+1層壓電堆棧，使得第i+1層壓電堆棧輸出位移減小；
步驟8、當第i+1個驅動信號USi+1電壓值降為0時，第i個驅動信號USi開始下降，第i通道開始驅動，第i層壓電堆棧的輸出位移隨第i個驅動信號USi下降而減小；
同時，第i+1通道驅動完畢，第i+1層壓電堆棧的輸出位移保持為0；
步驟9、在第i個驅動信號USi下降過程中，第i+1個第一開關SW1_i+1和第i+1個第二開關SW2_i+1檢測到第i+1個開關控制信號Ci+1為下降沿時，所述第i+1個第一開關SW1_i+1和第i+1個第二開關SW2_i+1斷開，使得第二驅動器與第i+1通道斷開；
步驟10、在第i個驅動信號USi下降過程中，第i-1個第一開關SW1_i-1和第i-1個第二開關SW2_i-1檢測到第i-1個開關控制信號Ci-1為上升沿，此時USi-1為最大值，所述第i-1個第一開關SW1_i-1和第i-1個第二開關SW2_i-1閉合，使得第二驅動器與第i-1通道連通；所述第i-1通道等待驅動；
所述第i-1個第一開關SW1_i-1所接收的第i-1個驅動信號USi-1經過第二驅動器的放大后施加到第i-1層壓電堆棧；
步驟11、當第i個驅動信號USi電壓值降為0時，第i-1個驅動信號USi-1開始下降，第i-1通道開始驅動，第i-1層壓電堆棧的輸出位移隨第i-1個驅動信號USi-1下降而減小；
同時，第i通道驅動完畢，第i層壓電堆棧的輸出位移保持為0；
按照同樣方式依次給各層壓電堆棧降壓直至各層壓電堆棧電壓都降為0。
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