用于控制压电负载的充电的电子电路制造技术

本发明专利技术涉及用于控制压电负载(190)的充电的电子电路(100)。该电子电路包括：电荷泵(111)，被配置为取决于充电控制信号(131)而向压电负载供给充电电流；测量电路(113)，被配置为获得与压电负载的负载端子处的端子电压对应的负载电压；比较器电路(114)，被配置为将可调参考电压与负载电压进行比较。该电子电路被配置为取决于比较而确定充电控制信号，使得控制信号取决于比较而控制充电电流的输送。该电子电路还被配置为将可调参考电压设置为目标电压(VT)并且当负载电压达到目标电压时将可调参考电压设置为低于目标电压的下限电压(Vlow)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制压电负载的充电的电子电路
本专利技术涉及用于控制电容性负载(特别是压电负载和被布置为用于可变形透镜的致动器的压电负载)的充电的电子电路。
技术介绍
压电负载(例如，压电元件)通常由电荷泵或电流放大器供电。与控制压电负载以及一般而言电容性负载的充电相关，涉及数个挑战。一个挑战涉及控制压电负载，以便控制压电负载的伸长或收缩。对于压电负载用于致动可变形透镜(例如，用于成像目的的透镜)的应用来说，控制压电负载的伸长或收缩是重要的。为了获得高图像质量(例如，图像的清晰度)，透镜必须可预测地变形以获得期望的光功率。因而，需要改进压电负载(例如，用于致动可变形透镜的压电负载)的控制。还需要获得关于由于老化引起的压电负载的状态(例如，健康状态或压电特点的改变)的信息。
技术实现思路
一般而言，一个目的是改进压电负载的控制。本专利技术的另一个目的是改进用于致动可变形透镜的压电负载的控制。本专利技术的另一个目的是提供用于表征压电元件的状态的方法并获得其它优点(诸如省电)，以及预测短期压电特点(诸如根据所施加的电压的压电致动器的灵敏度)。在本专利技术的第一方面中，提供了一种用于控制压电负载的充电的电子电路。该电子电路包括电荷泵，该电荷泵被配置为取决于充电控制信号而向压电负载提供充电电流。该电路还包括被配置为获得与压电负载的负载端子处的端子电压相对应的负载电压的测量电路以及被配置为将可调参考电压与负载电压进行比较的比较器电路。该电子电路被配置为取决于比较而确定充电控制信号，使得控制信号取决于比较而控制充电电流的输送。该电子电路还被配置为将可调参考电压设置为目标电压并且当负载电压达到目标电压时将可调参考电压设置为低于目标电压的下限电压。充电电流的幅值取决于泵电容器的尺寸以及在电路的使用寿命期间保持不变的其它物理参数。因此，输出电压/输出电流容量对于任何给定电路在其使用寿命中将是可重复的。控制电路还可以能够通过例如调节控制电荷泵内的电荷转移的信号的时钟频率(1/ts)来控制来自泵的充电电流的幅值。电子电路的目的是允许负载电压在目标电压和下限电压之间的可编程电压范围内波动。在此期间，电荷泵被关断，以使电荷泵和电子电路发射的噪声最小化。同时，通过临时关断电路的其它部分(诸如测量电路)，电子电路消耗的电流可以进一步减小，使得可以延长为电路供电的电池的寿命。根据实施例，电子电路被配置为取决于比较而生成充电控制信号，使得如果参考电压大于负载电压，那么控制信号控制电荷泵供给充电电流。根据实施例，电子电路还被配置为取决于比较而生成充电控制信号，使得如果参考电压小于负载电压，或者在负载电压已达到目标电压之后，控制信号控制电荷泵停止供给充电电流。根据实施例，电子电路被配置为当负载电压达到下限电压时将可调参考电压设置为目标电压。因而，电子电路可以被配置为交替地1)如果参考电压(例如，下限电压)小于负载电压或者如果负载电压已经达到参考电压，生成充电控制信号，使得控制信号控制电荷泵停止供给充电电流(或者维持未供给充电电流的状态)，和2)当负载电压达到下限电压时，将可调参考电压设置为目标电压，使得只要参考电压(例如，目标电压)大于负载电压，控制信号控制电荷泵再次供给充电电流。因而，压电负载的负载电压被自动调节，使得压电负载被控制在限值内保持期望的伸长。因而，由压电负载致动的可变形透镜可以被控制，使得光功率保持在预定的最大值和最小值内。根据实施例，电子电路被配置为在离散的时间点或采样时刻获得负载电压。有利地，通过在离散的时间点获得负载电压，压电负载的放电减少。在这些采样时刻之间，电路可以被置于低功耗模式(通过关断电路的部分或降低系统时钟频率)，以进一步降低功耗和噪声发射。根据实施例，电子电路还包括计数器电路，该计数器电路被配置为确定在负载电压具有第一电压的第一时间点与负载电压具有第二电压的第二时间点之间的充电或放电时间。根据相关实施例，第一时间点是电荷泵发起充电的时间点，其中第一电压是初始负载电压。由于充电电流是已知的并且由于充电时间可以由计数器电路确定，因此可以确定充电期间压电负载的电容，例如，为了表征压电负载的状态。根据实施例，电子电路还包括用于用可控吸收电流(sinkcurrent)将压电负载放电的电流吸收器(currentsink)。例如，电流吸收器可以是电压降低电路，例如，由测量电路构成，其中电压降低电路连接到负载，以将端子电压降低到负载电压。在另一个实施例中，电子电路被配置为用于在采样时刻(ts)之间将测量电路与负载隔离。以这种方式，通过仅在每个采样时刻暂时连接测量电路和相关联的电流汲取，可以最小化从处于保持状态的负载汲取的电流。在放电阶段期间使用电压测量电路来放电压电负载使得不需要其它吸收电路可以是有利的。当由电压测量电路汲取的放电电流和测量占空比已知并且两个电压之间的放电时间已被确定时，压电负载的电容可以被确定或近似。这个测量的分辨率通过采样频率(1/ts)、负载电压的改变率以及近似的充电或放电电流来确定。根据实施例，第一时间点是负载电压已经达到目标电压的时间，并且第二时间点是负载电压已经达到下限电压的时间，并且压电负载已经基本上通过包括压电负载的泄漏电流和至少由测量电路汲取的测量电流的泄漏电流被放电。在实施例中，取决于来自电子电路的充电控制信号，充电电流是可调充电电流。以这种方式，可以通过调节充电电流来操纵充电期间负载电压的改变率。这样做的好处是或者增加电容测量的分辨率，或者根据应用要求调节改变率。这种要求可以是负载电压的期望的改变率或适应多负载系统中的不同电容性负载。类似地，出于基本上相同的原因，可以使吸收电流可调节。本专利技术的第二方面涉及一种压电致动器系统，其包括根据第一方面的电子电路和压电负载。本专利技术的第三方面涉及一种可变形透镜单元。该透镜单元包括根据第二方面的压电致动器系统和布置成由压电负载变形的可变形透镜。压电致动器系统被配置为使透镜变形，以实现不同的光功率。在与可变形透镜单元相关的实施例中，电子电路被配置为取决于控制参数而设置目标电压和/或下限电压。因而，用于设置目标电压或下限电压的参考电压可以取决于其它参数(例如，与包含透镜单元的相机的设置相关的参数)来设置。本专利技术的第四方面涉及一种用于控制压电负载的充电的方法。该方法包括取决于充电控制信号向压电负载供给充电电流。该方法还包括获得与压电负载的负载端子处的端子电压对应的负载电压，并且将可调参考电压与负载电压进行比较。最后，该方法包括取决于比较而确定充电控制信号，使得控制信号取决于比较而控制充电电流的输送，并且将可调参考电压设置为目标电压并且在负载电压达到目标电压之后将可调参考电压设置为低于目标电压的下限电压。根据适用于控制多个负载的充电的方法的实施例，该方法还包括取决于第二充电控制信号(135)而向第二压电负载供给第二充电电流，并且获得与第二压电负载的第二负载端子处的端子电压对应的第二负载电压。然后将第二可调参考电压与第二负载电压进行比较，并且取决于比较而确定第二充电控制信号，使得第二控制信号取决于比较而控制第二充电电流的输送。最后，将第二可调参考电压设置为第二目标电压(VT)，并且当第二负载电压达到第二目标电压时，将可调参考电压设置为低于第二目标电压的第二下限电压(Vlow)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制压电负载(190)的充电的电子电路(100)，所述电子电路包括：‑电荷泵(111)，被配置为取决于充电控制信号(131)而向压电负载供给充电电流，‑测量电路(113)，被配置为获得与压电负载的负载端子处的端子电压对应的负载电压，‑比较器电路(114)，被配置为将可调参考电压与负载电压进行比较，其中‑所述电子电路被配置为取决于比较而确定充电控制信号，使得充电控制信号取决于比较而控制充电电流的输送，并且其中‑所述电子电路被配置为将可调参考电压设置为目标电压(VT)并且当负载电压达到目标电压时将可调参考电压设置为低于目标电压的下限电压(Vlow)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.06 EP 16150334.71.一种用于控制压电负载(190)的充电的电子电路(100)，所述电子电路包括：-电荷泵(111)，被配置为取决于充电控制信号(131)而向压电负载供给充电电流，-测量电路(113)，被配置为获得与压电负载的负载端子处的端子电压对应的负载电压，-比较器电路(114)，被配置为将可调参考电压与负载电压进行比较，其中-所述电子电路被配置为取决于比较而确定充电控制信号，使得充电控制信号取决于比较而控制充电电流的输送，并且其中-所述电子电路被配置为将可调参考电压设置为目标电压(VT)并且当负载电压达到目标电压时将可调参考电压设置为低于目标电压的下限电压(Vlow)。2.如权利要求1所述的电子电路，其中所述电子电路被配置为取决于比较而生成充电控制信号(131)，使得如果参考电压大于负载电压，控制信号控制电荷泵供给充电电流。3.如前述权利要求中任一项所述的电子电路，其中所述电子电路还被配置为取决于比较而生成充电控制信号，使得如果参考电压小于负载电压，控制信号控制电荷泵停止供给充电电流。4.如前述权利要求中任一项所述的电子电路，其中所述电子电路被配置为当负载电压达到所下限电压时，将可调参考电压设置为目标电压。5.如前述权利要求中任一项所述的电子电路，其中所述电子电路被配置为在离散的时间点(ts)处获得负载电压。6.如前述权利要求中任一项所述的电子电路，还包括：-计数器电路(122)，被配置为确定负载电压具有第一电压(Va)的第一时间点(ta)与负载电压具有第二电压(Vb)的第二时间点(tb)之间的充电或放电时间(ΔT)。7.如权利要求6所述的电子电路，其中第一时间点是电荷泵发起充电的时间点，其中第一电压是初始负载电压。8.如权利要求6所述的电子电路，还包括用于利用吸收电流将压电负载放电的电流吸收器。9.如前述权利要求中任一项所述的电子电路，被配置为用于在采样时刻(ts)之间将测量电路与负载隔离。10.如权利要求6所述的电子电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：托雷·索威塔达尔，
申请(专利权)人：波莱特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：挪威,NO