具有無源能量存儲(chǔ)部件再充電能力的壓電驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】描述了一種壓電驅(qū)動(dòng)器，所述壓電驅(qū)動(dòng)器被配置為在第一操作狀態(tài)期間向壓電部件提供電荷并被配置為在第二操作狀態(tài)期間使電荷從壓電部件轉(zhuǎn)移至無源能量存儲(chǔ)部件。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述壓電驅(qū)動(dòng)器包括被配置為存儲(chǔ)電荷的無源能量存儲(chǔ)部件。所述壓電驅(qū)動(dòng)器還包括電壓轉(zhuǎn)換器，所述電壓轉(zhuǎn)換器被配置為電連接于壓電部件與所述無源能量存儲(chǔ)部件之間。所述電壓轉(zhuǎn)換器被配置為在第一操作狀態(tài)期間從所述無源能量存儲(chǔ)部件向所述壓電部件提供電荷，并在第二操作狀態(tài)期間從所述壓電部件向所述無源能量存儲(chǔ)部件提供電荷。
【專利說明】具有無源能量存儲(chǔ)部件再充電能力的壓電驅(qū)動(dòng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如智能電話、平板電腦等的電子設(shè)備通常并入了用于接收用戶輸入的觸摸屏面板。觸摸屏面板是顯示器，該顯示器能夠探測(cè)顯示區(qū)域內(nèi)與諸如手指、手、觸針或其它指示設(shè)備的觸摸相關(guān)的存在、位置或壓力。這些觸摸屏面板可以采用諸如壓電傳感器的壓電部件，該壓電部件被配置為利用壓電效應(yīng)來測(cè)量機(jī)械壓力、加速度、力等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]描述了一種壓電驅(qū)動(dòng)器(piezo driver)，所述壓電驅(qū)動(dòng)器被配置為在第一操作狀態(tài)期間向壓電部件提供電荷并被配置為在第二操作狀態(tài)期間使電荷從壓電部件轉(zhuǎn)移至無源能量存儲(chǔ)部件。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述壓電驅(qū)動(dòng)器包括被配置為存儲(chǔ)電荷的無源能量存儲(chǔ)部件。所述壓電驅(qū)動(dòng)器還包括電壓轉(zhuǎn)換器，所述電壓轉(zhuǎn)換器被配置為電連接于壓電部件與所述無源能量存儲(chǔ)部件之間。所述電壓轉(zhuǎn)換器被配置為在第一操作狀態(tài)期間從所述無源能量存儲(chǔ)部件向所述壓電部件提供電荷，并且被配置為在第二操作狀態(tài)期間從所述壓電部件向所述無源能量存儲(chǔ)部件提供電荷。
[0004]提供此
【發(fā)明內(nèi)容】
以以簡(jiǎn)化形式介紹以下在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的概念選集。此
【發(fā)明內(nèi)容】
部分不是旨在標(biāo)識(shí)所聲稱的主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，其也不是旨在用作確定所聲稱的主題的范圍的幫助。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]參照附圖描述【具體實(shí)施方式】。說明書中不同實(shí)例和圖中相同參考數(shù)字的使用可以指示類似或相同的項(xiàng)。
[0006]圖1A是示例根據(jù)本公開內(nèi)容的范例實(shí)施例的壓電驅(qū)動(dòng)器的框圖；
[0007]圖1B是示例根據(jù)本公開內(nèi)容的特定范例實(shí)施例的壓電驅(qū)動(dòng)器的電路圖；
[0008]圖2是示例根據(jù)本公開內(nèi)容的范例實(shí)施例的用于通過壓電驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的壓電部件對(duì)存儲(chǔ)能量部件至少部分地進(jìn)行再充電的方法的流程圖，該壓電驅(qū)動(dòng)器諸如是圖1A和IB中所示的壓電驅(qū)動(dòng)器。
【具體實(shí)施方式】
[0009]概沭
[0010]觸摸屏技術(shù)可以結(jié)合壓電部件(piezo component)(例如，壓電傳感器)，該壓電部件被配置為對(duì)電信號(hào)作出響應(yīng)而生成振動(dòng)，以生成觸覺和/或音頻反饋。例如，在移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的操作期間，利用壓電驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)壓電部件。壓電驅(qū)動(dòng)器典型地通過迫使電流朝向壓電部件以構(gòu)建跨該部件的電荷來在壓電部件兩端構(gòu)建電壓。在一些環(huán)境中，控制模塊確定壓電部件兩端的電壓減小是必需的。在這些環(huán)境中，壓電驅(qū)動(dòng)器將存儲(chǔ)的電荷傾倒至地。當(dāng)壓電部件生成觸覺和/或音頻反饋時(shí)，壓電部件兩端的電壓增高和降低許多次，這使得電荷的使用效率低。
[0011]因此，描述被配置為在第一操作狀態(tài)期間向壓電部件提供電荷并被配置為在第二操作狀態(tài)期間使電荷從壓電部件轉(zhuǎn)移至無源能量存儲(chǔ)部件的壓電驅(qū)動(dòng)器。通過將一些電荷轉(zhuǎn)移回?zé)o源能量存儲(chǔ)部件，壓電驅(qū)動(dòng)器保存驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的一些電荷并且與將電荷轉(zhuǎn)移至地的壓電驅(qū)動(dòng)器相比，導(dǎo)致更有效的壓電驅(qū)動(dòng)器。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，壓電驅(qū)動(dòng)器包括被配置為存儲(chǔ)電荷的無源能量存儲(chǔ)部件。在特定實(shí)施例中，無源能量存儲(chǔ)部件是電容器。壓電驅(qū)動(dòng)器還包括電壓轉(zhuǎn)換器，該電壓轉(zhuǎn)換器被配置為電連接于壓電部件與無源能量存儲(chǔ)部件之間。在某些實(shí)施例中，電壓轉(zhuǎn)換器用作升壓轉(zhuǎn)換器，而在其它實(shí)施例中，電壓轉(zhuǎn)換器用作降壓轉(zhuǎn)換器。電壓轉(zhuǎn)換器被配置為在第一操作狀態(tài)期間從無源能量存儲(chǔ)部件向壓電部件提供電荷并被配置為在第二操作狀態(tài)期間從壓電部件向無源能量存儲(chǔ)部件提供電荷。在實(shí)施例中，將壓電驅(qū)動(dòng)器并入到包括壓電部件的電子設(shè)備中。在一些配置中，與將電荷傾倒至地的壓電驅(qū)動(dòng)器的效率相比，本公開內(nèi)容的壓電驅(qū)動(dòng)器可以將效率提高至少百分之二十(20%)或更多。
[0012]范例壓電驅(qū)動(dòng)器
[0013]圖1A和IB示例根據(jù)本公開內(nèi)容的范例實(shí)施例的壓電驅(qū)動(dòng)器100。如所示，壓電驅(qū)動(dòng)器100被配置為使電荷在驅(qū)動(dòng)器100內(nèi)再循環(huán)。驅(qū)動(dòng)器100可以并入到包括壓電部件102的電子設(shè)備中，該壓電部件可以用于在電子設(shè)備中生成觸覺或音頻反饋，電子設(shè)備諸如是智能電話、平板計(jì)算設(shè)備、膝上型電腦等(例如，具有用于接收用戶輸入的觸摸屏的電子設(shè)備)。在特定實(shí)施例中，壓電部件102可以包括被配置為對(duì)一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)作出響應(yīng)而提供觸覺信號(hào)、音頻信號(hào)、其組合等的音頻壓電放大器、壓電觸覺驅(qū)動(dòng)器、壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器等。此功能性可以容許生成觸感和/或音頻反饋(例如，計(jì)算設(shè)備的觸摸屏提供觸感反饋和/或音頻反饋)。在實(shí)施例中，由合適的壓電材料來制造壓電部件102，該材料可以包括但不限于串聯(lián)雙壓電(serial and bimorph piezo-electric)材料。
[0014]如圖1A和IB中所示，壓電驅(qū)動(dòng)器100包括跨壓電部件102的端子(例如，觸頭、電極)106、108連接的反饋部件104 (例如，反饋部件104與壓電部件102并聯(lián)電連接)。為方便目的，端子106在整個(gè)此公開內(nèi)容中稱為正端子，而端子108在整個(gè)此公開內(nèi)容中稱為負(fù)端子。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在驅(qū)動(dòng)器100的一些配置中，端子106可以為負(fù)端子，且端子108可以為正端子。反饋部件104表示測(cè)量壓電部件102兩端的電壓并向控制模塊110提供表示測(cè)得的電壓的信號(hào)(即，測(cè)得的電壓信號(hào))的功能性?？梢砸愿鞣N方式來配置反饋部件104。例如，反饋部件104可以包括被配置為測(cè)量壓電部件102兩端的電壓的電路(例如，差分放大器等)、軟件(例如，計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令)、固件、其組合等。
[0015]控制模塊110表示確定驅(qū)動(dòng)器100的期望的操作狀態(tài)并至少部分地基于來自反饋部件104的測(cè)得的電壓信號(hào)(例如，基于期望的操作狀態(tài))來生成控制信號(hào)的功能性。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，控制模塊110還包括電路、軟件、固件、其組合等?？刂颇K110還在輸入信號(hào)端子112處接收輸入信號(hào)，該輸入信號(hào)端子112電連接至控制模塊110。從外部源(例如，驅(qū)動(dòng)器100外部的源)生成輸入信號(hào),外部源諸如是應(yīng)用傳感器(an applicationssensor)、觸摸屏、數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(例如，音頻數(shù)字_模擬轉(zhuǎn)換器)等。輸入信號(hào)表示事件的探測(cè)，事件諸如是外部源探測(cè)的輸入的測(cè)量(例如，用戶在觸摸屏上的觸摸、至應(yīng)用傳感器的用戶的輸入等)。一旦控制模塊110接收到輸入信號(hào)，則控制模塊110就被配置為將輸入信號(hào)與表示壓電部件102兩端的測(cè)得的電壓的信號(hào)進(jìn)行比較?；谳斎胄盘?hào)與測(cè)得的電壓信號(hào)的比較，控制模塊110被配置為確定壓電部件102的狀態(tài)(例如，基于向觸摸屏提供的輸入來確定是否增大壓電部件102兩端的電壓，基于向應(yīng)用傳感器等提供的輸入來確定是否增大壓電部件102兩端的電壓)，以下將對(duì)此更詳細(xì)地進(jìn)行描述。
[0016]如所示，壓電驅(qū)動(dòng)器100還包括電荷泵114 (例如，升壓轉(zhuǎn)換器)，該電荷泵被配置為生成(例如，提供、輸出)比輸入電壓大的輸出電壓。在特定實(shí)施例中，電荷泵114是直流(DC) -DC功率(升壓)轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器將直流源從一個(gè)電壓水平(例如電壓值)轉(zhuǎn)換為另一電壓水平。例如，電荷泵114可以通過電源連接部116連接至電源，諸如移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的電池。電荷泵114接收來自電源的輸入電壓并被配置為生成輸出電壓，該輸出電壓的值比由電源供應(yīng)的輸入電壓大。
[0017]電荷泵114包括電連接至無源能量存儲(chǔ)部件122的輸出端子118、120。更具體地，輸出端子118連接至無源能量存儲(chǔ)部件122的端子124，并且輸出端子120連接至無源能量存儲(chǔ)部件122的端子126。無源能量存儲(chǔ)部件122被配置為存儲(chǔ)能量(例如，存儲(chǔ)電荷)。在特定實(shí)施例中，無源能量存儲(chǔ)部件122是電容器(見圖1B)。從而，電荷泵114供應(yīng)輸出電壓，這使得電荷量存儲(chǔ)在無源能量存儲(chǔ)部件122內(nèi)，使得部件122兩端的電壓大致等于電荷泵114的輸出電壓。在實(shí)施例中，如圖1A和IB中所示，控制模塊110也通過連接部(例如，觸頭、電極)123電連接至無源能量存儲(chǔ)部件122，用于監(jiān)視無源能量存儲(chǔ)部件122兩端的電壓。例如，如果無源能量存儲(chǔ)部件122兩端的電壓太低，則控制模塊110被配置為使得電荷泵114和/或電源(例如，連接至電源連接部116的電源)引起對(duì)無源能量存儲(chǔ)部件122的再充電。
[0018]如圖1A中所示，壓電驅(qū)動(dòng)器100還包括電壓轉(zhuǎn)換器128，電壓轉(zhuǎn)換器128被配置為將電壓從第一電壓水平轉(zhuǎn)換為第二電壓水平，并使得電荷在壓電部件102與無源能量存儲(chǔ)部件122之間轉(zhuǎn)移。如圖1B中所示，可以以h橋布局來配置電壓轉(zhuǎn)換器128 (S卩，使得電壓以任一方向施加于負(fù)載)。在實(shí)施例中，電壓轉(zhuǎn)換器128包括晶體管129、130和無源能量部件132 (見圖1B)。在實(shí)施例中，晶體管129、130是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)，并且無源能量部件132是電感器。從而，晶體管129、130均具有斷開配置(例如，斷開電路以防止電流流動(dòng))和閉合配置(例如，閉合電路以容許電流流動(dòng))。設(shè)想以上和于此描述的每一個(gè)晶體管包括相應(yīng)的源極端子(例如，觸頭)134A、漏極端子134B和柵極端子134C。為簡(jiǎn)化起見，僅給一個(gè)晶體管加附注為包括端子134A、134B、134C;然而，應(yīng)當(dāng)理解，壓電驅(qū)動(dòng)器100內(nèi)的每一個(gè)晶體管包括上述端子，以及相應(yīng)的源極/漏極區(qū)和柵極。此外，雖然以特定配置示出了這些范例源極和漏極觸頭，但是應(yīng)當(dāng)理解，相應(yīng)晶體管的源極和漏極區(qū)在壓電驅(qū)動(dòng)器100的操作期間是能夠互換的。
[0019]電壓轉(zhuǎn)換器128被配置為在第一操作狀態(tài)期間通過無源能量存儲(chǔ)部件122向壓電部件102提供(例如，增大壓電部件102兩端的電壓)電荷(例如，驅(qū)動(dòng)壓電部件102)，并且被配置為在第二操作狀態(tài)期間通過壓電部件102給無源能量存儲(chǔ)部件122提供電(例如，增大無源能量存儲(chǔ)部件122兩端的電壓或?qū)ζ溥M(jìn)行再充電)。如圖1A中所示，驅(qū)動(dòng)器100還包括開關(guān)136、138、140、142，開關(guān)136、138、140、142被配置為在各操作狀態(tài)期間輔助分配電荷。在特定實(shí)施例中，如圖1B中所示，開關(guān)136、138、140、142是晶體管，諸如MOSFET器件，并且每一個(gè)開關(guān)具有斷開配置和閉合配置。例如，于此描述的每一個(gè)MOSFET器件可以包括p型MOSFET器件和n型MOSFET器件。相應(yīng)晶體管(開關(guān)136、138、140、142)的柵極端子134C中的每一個(gè)電連接至控制模塊110。從而，控制模塊110被配置為使得開關(guān)136、138、140、142中的每一個(gè)選擇性地從斷開配置轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合配置，或反之亦然。開關(guān)136、138、140、142用于控制壓電驅(qū)動(dòng)器100內(nèi)電荷的轉(zhuǎn)移。更具體地，當(dāng)開關(guān)136處于閉合配置中時(shí)，壓電部件102的正端子106電連接至電壓轉(zhuǎn)換器128 ;當(dāng)開關(guān)138處于閉合配置中時(shí)，壓電部件102的正端子106電連接至地電位；當(dāng)開關(guān)140處于閉合配置中時(shí)，壓電部件102的負(fù)端子108電連接至電壓轉(zhuǎn)換器128 ;并且當(dāng)開關(guān)142處于閉合配置中時(shí)，壓電部件102的負(fù)端子108電連接至地電位(見圖1A和1B)。
[0020]如上所述，控制模塊110被配置為通過將輸入信號(hào)與測(cè)得的電壓信號(hào)進(jìn)行比較來確定驅(qū)動(dòng)器100的操作狀態(tài)。例如，基于輸入信號(hào)與測(cè)得的電壓信號(hào)的比較，控制模塊110可以確定應(yīng)當(dāng)在壓電部件102兩端產(chǎn)生(例如生成)正電壓(例如，第一操作狀態(tài))。在此狀態(tài)中，控制模塊110使得開關(guān)136、142處于閉合配置中(例如，模塊110生成使得相應(yīng)晶體管處于閉合配置中的信號(hào))，并使得開關(guān)138、140處于斷開配置中(例如，模塊110生成使得相應(yīng)晶體管處于斷開配置中的信號(hào))。正端子106電連接至電壓轉(zhuǎn)換器128以容許電荷通過電壓轉(zhuǎn)換器128從無源能量存儲(chǔ)部件122轉(zhuǎn)移至壓電部件102，直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。從而，電壓轉(zhuǎn)換器128被配置為使得電荷從無源能量存儲(chǔ)部件122轉(zhuǎn)移至壓電部件102。在此狀態(tài)中，電壓轉(zhuǎn)換器128用作降壓轉(zhuǎn)換器以使得隨著壓電部件102的負(fù)端子108電連接至地電位，在壓電部件102兩端構(gòu)建正電壓。
[0021]控制模塊110也可以確定(經(jīng)由上述比較)應(yīng)當(dāng)降低壓電部件102兩端的正電壓(例如，第二操作狀態(tài))。在此狀態(tài)中，控制模塊110使得開關(guān)136、142處于閉合配置中(例如，模塊110生成使得相應(yīng)晶體管處于閉合配置中的信號(hào))，并使得開關(guān)138、140處于斷開配置中(例如，模塊110生成使得相應(yīng)晶體管處于斷開配置中的信號(hào))。正端子106電連接至電壓轉(zhuǎn)換器128以容許電荷通過電壓轉(zhuǎn)換器128從壓電部件102轉(zhuǎn)移至無源能量存儲(chǔ)部件122，直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)(例如，電壓轉(zhuǎn)換器用作升壓轉(zhuǎn)換器)。從而，電壓轉(zhuǎn)換器128被配置為使得電荷從壓電部件102轉(zhuǎn)移至無源能量存儲(chǔ)部件122。從而，可以通過來自壓電部件102的電荷至少部分地對(duì)無源能量存儲(chǔ)部件122進(jìn)行再充電(S卩，使得電荷再循環(huán))。
[0022]控制模塊110也可以確定(經(jīng)由上述比較)應(yīng)當(dāng)在壓電部件102兩端產(chǎn)生較大的負(fù)電壓(即，更負(fù)的電壓)(例如，第三操作狀態(tài))。在此狀態(tài)中，控制模塊110使得開關(guān)138、140處于閉合配置中(例如，模塊110生成使得相應(yīng)晶體管處于閉合配置中的信號(hào))，并使得開關(guān)136、142處于斷開配置中(例如，模塊110生成使得相應(yīng)晶體管處于斷開配置中的信號(hào))。負(fù)端子108電連接至電壓轉(zhuǎn)換器128以容許電荷通過電壓轉(zhuǎn)換器128從無源能量存儲(chǔ)部件122轉(zhuǎn)移至壓電部件102，直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。從而，電壓轉(zhuǎn)換器128被配置為使得電荷從無源能量存儲(chǔ)部件122轉(zhuǎn)移至壓電部件102。在此狀態(tài)中，電壓轉(zhuǎn)換器128用作降壓轉(zhuǎn)換器以使得隨著壓電部件102的正端子106電連接至地電位(并且負(fù)端子108電連接至電壓轉(zhuǎn)換器128)，在壓電部件102兩端構(gòu)建負(fù)電壓。
[0023]控制模塊110也可以確定(經(jīng)由上述比較)應(yīng)當(dāng)降低壓電部件102兩端的負(fù)電壓(例如，第四操作狀態(tài))。在此狀態(tài)中，控制模塊110使得開關(guān)138、140處于閉合配置中(例如，模塊110生成使得相應(yīng)晶體管處于閉合配置中的信號(hào))，并使得開關(guān)136、142處于斷開配置中(例如，模塊110生成使得相應(yīng)晶體管處于斷開配置中的信號(hào))。負(fù)端子108電連接至電壓轉(zhuǎn)換器128以容許電荷通過電壓轉(zhuǎn)換器128從壓電部件102轉(zhuǎn)移至無源能量存儲(chǔ)部件122，直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)(例如，電壓轉(zhuǎn)換器用作升壓轉(zhuǎn)換器)。從而，電壓轉(zhuǎn)換器128被配置為使得電荷從壓電部件102轉(zhuǎn)移至無源能量存儲(chǔ)部件122。從而，可以通過來自壓電部件102的電荷至少部分地對(duì)無源能量存儲(chǔ)部件122進(jìn)行再充電(S卩，使電荷再循環(huán))。
[0024]范例方法
[0025]圖2示例根據(jù)本公開內(nèi)容的范例實(shí)施例的用于通過壓電驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的壓電部件來至少部分地對(duì)存儲(chǔ)能量部件進(jìn)行再充電的方法200。如圖2中所示，確定是否應(yīng)當(dāng)增大壓電部件兩端的電壓(框202)。如上所述，控制模塊110被配置為通過再次將輸入信號(hào)與表示壓電部件102兩端的電壓的信號(hào)進(jìn)行比較來確定壓電驅(qū)動(dòng)器100的第二操作狀態(tài)。具體地，在另一范例實(shí)施例中，控制模塊110被配置為確定是否應(yīng)當(dāng)增大壓電部件102兩端的電壓(即，驅(qū)動(dòng)壓電部件102)。當(dāng)確定應(yīng)當(dāng)增大壓電部件兩端的電壓以驅(qū)動(dòng)壓電部件時(shí)，生成控制信號(hào)，以使得一個(gè)或多個(gè)開關(guān)轉(zhuǎn)變至期望的配置，來容許電荷從無源能量存儲(chǔ)部件轉(zhuǎn)移至無源能量存儲(chǔ)部件(框204)。在實(shí)施例中，控制模塊110被配置為生成控制信號(hào)(例如，電壓值)來控開關(guān)136、138、140、142的操作(例如，從斷開配置轉(zhuǎn)變至閉合配置，或反之亦然)。例如，根據(jù)如以上更詳細(xì)地描述的操作狀態(tài)，控制模塊110可以使得開關(guān)136、142轉(zhuǎn)變至閉合配置，并使得開關(guān)138、140轉(zhuǎn)變至斷開配置，或反之亦然。在此范例中，來自無源存儲(chǔ)部件122的電荷通過電壓轉(zhuǎn)換器128轉(zhuǎn)移至壓電部件102，增大壓電部件102兩端的絕對(duì)電壓值，這驅(qū)動(dòng)壓電部件102。
[0026]如圖2中所示，確定是否應(yīng)當(dāng)減小壓電部件兩端的電壓(框206)。如上所述，控制模塊110被配置為通過將輸入信號(hào)與表示壓電部件102兩端的電壓的信號(hào)進(jìn)行比較來確定壓電驅(qū)動(dòng)器100的第一操作狀態(tài)。具體地，在范例實(shí)施例中，控制模塊110被配置為確定是否應(yīng)當(dāng)降低或減小跨壓電部件102的電壓。例如，可以降低壓電部件102兩端的電壓，以使壓電部件102返回至其原始狀態(tài)(例如，未驅(qū)動(dòng)狀態(tài))。
[0027]當(dāng)確定應(yīng)當(dāng)減小壓電部件兩端的電壓時(shí)，生成控制信號(hào)，以使得一個(gè)或多個(gè)開關(guān)轉(zhuǎn)變至期望的配置，來容許電荷從壓電部件轉(zhuǎn)移至無源能量存儲(chǔ)部件(框208)。在實(shí)施例中，控制模塊110被配置為生成控制信號(hào)(例如，電壓值)來控制開關(guān)136、138、140、142的操作(例如，從斷開配置轉(zhuǎn)變至閉合配置，或反之亦然)。從而，期望的配置可以是與框204中描述的配置相同的配置。例如，根據(jù)如以上更詳細(xì)地描述的操作狀態(tài)，控制模塊110使得開關(guān)136、142轉(zhuǎn)變至閉合配置，并使得開關(guān)138、140轉(zhuǎn)變至斷開配置，或反之亦然。在此范例中，來自壓電部件102的電荷通過電壓轉(zhuǎn)換器128轉(zhuǎn)移至無源能量存儲(chǔ)部件122，以至少部分地對(duì)能量存儲(chǔ)部件122進(jìn)行再充電，這可以容許下一操作狀態(tài)期間電荷的重新使用(例如，重新使用電荷來驅(qū)動(dòng)壓電部件102)。
[0028]益論
[0029]雖然已經(jīng)以特定于結(jié)構(gòu)特征和/或過程操作的語言描述了主題，但是應(yīng)當(dāng)理解，所附權(quán)利要求中限定的主題不必限于上述特定特征或動(dòng)作。相反，上述特定特征或動(dòng)作是作為實(shí)施權(quán)利要求的范例形式公開的。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電驅(qū)動(dòng)器，包括: 無源能量存儲(chǔ)部件，被配置為存儲(chǔ)電荷；以及 電壓轉(zhuǎn)換器，被配置為電連接于壓電部件與所述無源能量存儲(chǔ)部件之間，所述電壓轉(zhuǎn)換器被配置為在第一操作狀態(tài)期間從所述無源能量存儲(chǔ)部件向所述壓電部件提供電荷，并在第二操作狀態(tài)期間從所述壓電部件向所述無源能量存儲(chǔ)部件提供電荷，所述第一操作狀態(tài)與所述第二操作狀態(tài)不同。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電驅(qū)動(dòng)器，其中，所述無源能量存儲(chǔ)部件包括電容器。
3.如權(quán)利要求1所述的壓電驅(qū)動(dòng)器，還包括電連接至所述無源能量存儲(chǔ)部件的電荷泵，所述電荷泵被配置為生成輸出電壓，所述輸出電壓的值大于輸入電壓，所述無源能量存儲(chǔ)部件被配置為存儲(chǔ)電荷以使得所述電容器兩端的電壓大致等于所述輸出電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的壓電驅(qū)動(dòng)器，還至少包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)均具有斷開配置和閉合配置，所述第一開關(guān)被配置為電連接于所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述壓電部件之間，所述第二開關(guān)被配置為電連接于所述壓電部件與地電位之間。
5.如權(quán)利要求4所述的壓電驅(qū)動(dòng)器，還包括電連接至所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)的控制模塊，所述控制模塊被配置為使得所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)在所述斷開配置與所述閉合配置之間轉(zhuǎn)變。
6.如權(quán)利要求5所述的壓電驅(qū)動(dòng)器，還包括反饋部件，所述反饋部件被配置為與所述壓電部件并聯(lián)電連接并且被配置為電連接至所述控制模塊，所述反饋部件被配置為測(cè)量所述壓電部件兩端的電壓值并向所述控制模塊提供表示所述電壓值的信號(hào)，其中，所述控制模塊被配置為基于表示所述電壓值的所述信號(hào)來使所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)在所述斷開配置與所述閉合配置之`間轉(zhuǎn)變。
7.如權(quán)利要求4所述的壓電驅(qū)動(dòng)器，其中，所述第一開關(guān)或所述第二開關(guān)中的至少之一包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。
8.如權(quán)利要求7所述的壓電驅(qū)動(dòng)器，其中，所述第一開關(guān)或所述第二開關(guān)中的至少之一包括n型MOSFET。
9.一種電子設(shè)備,包括: 壓電部件； 電容器，被配置為存儲(chǔ)電荷；以及 電壓轉(zhuǎn)換器，電連接于所述壓電部件與所述電容器之間，所述電壓轉(zhuǎn)換器被配置為在第一操作狀態(tài)期間從所述無源能量存儲(chǔ)部件向所述壓電部件提供電荷，并在第二操作狀態(tài)期間從所述壓電部件向所述無源能量存儲(chǔ)部件提供電荷，所述第一操作狀態(tài)與所述第二操作狀態(tài)不同。
10.如權(quán)利要求9所述的電子設(shè)備，還包括電連接至所述電容器的電荷泵，所述電荷泵被配置為生成輸出電壓，所述輸出電壓的值大于輸入電壓，所述電容器被配置為存儲(chǔ)電荷以使得所述電容器兩端的電壓大致等于所述輸出電壓。
11.如權(quán)利要求9所述的電子設(shè)備，還至少包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)均具有斷開配置和閉合配置，所述第一開關(guān)電連接于所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述壓電部件之間，所述第二開關(guān)電連接于所述壓電部件與地電位之間。
12.如權(quán)利要求11所述的電子設(shè)備，還包括電連接至所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)的控制模塊，所述控制模塊被配置為使得所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)在所述斷開配置與所述閉合配置之間轉(zhuǎn)變。
13.如權(quán)利要求12所述的電子設(shè)備，還包括反饋部件，所述反饋部件與所述壓電部件并聯(lián)電連接并且電連接至所述控制模塊，所述反饋部件被配置為測(cè)量所述壓電部件兩端的電壓值并向所述控制模塊提供表示所述電壓值的信號(hào)，其中，所述控制模塊被配置為基于表示所述電壓值的所述信號(hào)來使所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)在所述斷開配置與所述閉合配置之間轉(zhuǎn)變。
14.如權(quán)利要求11所述的電子設(shè)備，其中，所述第一開關(guān)或所述第二開關(guān)中的至少之一包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。
15.如權(quán)利要求11所述的電子設(shè)備，其中，所述第一開關(guān)或所述第二開關(guān)中的至少之一包括n型MOSFET。
16.—種方法,包括: 確定是否增大所述壓電部件兩端的電壓； 在要增大所述壓電部件兩端的所述電壓時(shí)，生成控制信號(hào)，以使得一個(gè)或多個(gè)開關(guān)轉(zhuǎn)變至另一期望的配置，從而容許電荷從所述無源能量存儲(chǔ)部件轉(zhuǎn)移至所述壓電部件； 確定是否減小壓電部件兩端的電壓；以及 在要減小所述壓電部件兩端的所述電壓時(shí)，生成控制信號(hào)，以使得一個(gè)或多個(gè)開關(guān)轉(zhuǎn)變至期望的配置，從而容許電荷從所述壓電部件轉(zhuǎn)移至無源能量存儲(chǔ)部件。
17.如權(quán)利要求16所述的方法,其中，所述一個(gè)或多個(gè)開關(guān)包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)開關(guān)包括n型MOSFET。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述無源能量存儲(chǔ)部件包括電容器。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，確定是否需要減小所述壓電部件兩端的電壓包括將輸入信號(hào)與表示所述壓電部件兩端的所述電壓的信號(hào)進(jìn)行比較，其中，通過反饋部件來測(cè)量表示所述壓電部件兩端的所述電壓的所述信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02J15/00GK103683516SQ201310409539
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月11日
【發(fā)明者】P·米格勒, A·S·多伊 申請(qǐng)人:馬克西姆綜合產(chǎn)品公司