JPH0479277A - 圧電素子駆動回路 - Google Patents

圧電素子駆動回路

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JPH0479277A
JPH0479277A JP2193716A JP19371690A JPH0479277A JP H0479277 A JPH0479277 A JP H0479277A JP 2193716 A JP2193716 A JP 2193716A JP 19371690 A JP19371690 A JP 19371690A JP H0479277 A JPH0479277 A JP H0479277A
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JP
Japan
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piezoelectric element
coil
switching
switching means
drive circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP2193716A
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English (en)
Inventor
Yoshihito Ouchi
大内 可人
Kazuo Shimada
一男 島田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 圧電素子駆動回路に関し、 圧電素子の充放電時間を自由に設定することができるな
ど、回路特性の設定の自由度か高く、しかも回路の実装
構成を簡単にすることを目的とし、一次側コイルに直流
電源を接続し、二次側コイルに圧電素子を接続したトラ
ンスと、上記二次側コイルに誘導電流を発生させて上記
圧電素子に電圧を印加するために、上記一次側コイルと
上記直流電源との間に接続された第1のスイッチング手
段と、上記圧電素子に蓄えられた電荷を放電させるため
に上記二次側コイルと上記圧電素子との間に接続された
第2のスイッチング手段とを設けて構成する。
〔産業上の利用分野〕
この発明は、圧電素子駆動回路に関する。
圧電素子は、回路的にはキャパシタを構成しているので
、圧電素子をくり返し駆動するためには、圧電素子に単
に電圧を印加するでけでなく、圧電素子に蓄えられた電
荷を放電させる必要かある。
〔従来の技術〕
駆動回路中に抵抗器か接続されていると、圧電素子に対
して充電及び放電をさせる際に抵抗器で電気エネルギが
消費され、電力消費かはなはだ大きくなってしまう。
そこで従来は、例えば特開昭63−126285号公報
に示されるように、直流電源とコイルと圧電素子とを並
列に接続すると共に、直流電源とコイルとの間及びコイ
ルと圧電素子との間に各々スイッチング素子を接続し、
コイルの逆起電ノJによって圧電素子を充電すると共に
、放電時には、やはりコイルの逆起電力によって直流電
源側に電気エネルギを回生させるようにしている。
〔発明か解決しようとする課題〕
しかし、上述の回路のように、単なるコイルを直流電源
と圧電素子とに並列接続したものでは、圧電素子の充電
及び放電の速度が直流電源の電圧によってほとんど決ま
ってしまって、充放電の速度を自由に変えることが難し
い等、回路特性設定の自由度が低い欠点がある。
また、二つのスイッチング素子をアースに接続するわけ
にいかないので、回路の実装構成が複雑になってしまう
欠点がある。
この発明は、そのようの従来の欠点を解消し、圧電素子
の充放電時間を自由に設定することができるなど、回路
特性の設定の自由度が高く、しかも回路の実装構成を簡
単にすることができる圧電素子駆動回路を提供すること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明の圧電素子駆動回路
は、実施例を説明するための第1図に示されるように、
一次側コイル31に直流電源1を接続し、二次側コイル
32に圧電素子2を接続したトランス30と、上記二次
側コイル32に誘導電流を発生させて上記圧電素子2に
電圧を印加するために、上記一次側コイル31と上記直
流電源lとの間に接続された第1のスイッチング手段T
R1と、上記圧電素子2に蓄えられた電荷を放電させる
ために上記二次側コイル32と上記圧電素子2との間に
接続された第2のスイッチング手段TR2とを設けたこ
とを特徴とする。
なお、上記第2のスイッチング手段TR2と並列に、上
記二次側コイル32で発生した誘導電流を通すための第
2の整流素子34を接続してもよく、上記第1のスイッ
チング手段TRIと並列に、上記圧電素子2の放電によ
って上記一次側コイル31に発生する誘導電流を通すた
めの第1の整流素子33を接続して、上記圧電素子2か
ら放電された電気エネルギが上記直流電源lに回生され
るようにすることができる。
また、上記第1のスイッチング手段TRIと上記第2の
スイッチング手段TR2の一方又は双方を複数回連続的
にスイッチングさせるためのスイッチング制御手段4を
設けてもよく、上記圧電素子2によって、プリンタのイ
ンパクトドツトワイヤ50か進退駆動されるようにして
もよい。
〔作用〕
第1のスイッチング手段TRIをスイッチングさせるこ
とによって、一次側コイル31に直流電源1からの電流
が流れ、二次側コイル32に誘導電流が発生して、圧電
素子2に充電される。この時、誘導電流は、第2のスイ
ッチング手段TR2と並列に接続された第2の整流素子
34を通る。
そして、第2のスイッチング手段TR2をスイッチング
させることによって、圧電素子2に蓄えられた電荷が放
電される。その放電電流は二次側コイル32を流れ、一
次側コイル31に発生する誘導電流が、第1の整流素子
33を通って、直流電源lに電気エネルギが回虫される
スイッチング手段TRI、TR2を複数回連続的にスイ
ッチングさせれば、スイッチング手段TR1,TR2、
整流素子33.34及びトランス30を流れる最大電流
を小さくすることかできる。
なお、圧電素子によってプリンタのインパクトドツトワ
イヤを進退駆動して、インパクトドツト印字を行うこと
ができる。
〔実施例〕
図面を参照して実施例を説明する。
第1図において、lは直流電源。2は圧電素子。
3は圧電素子駆動回路である。直流電源1及び圧電素子
2は、共にマイナス極側はアースされている。
圧電素子駆動回路に設けられたトランス30の、一次側
コイル31の一端は直流電源lに接続され、他端は、第
1のスイッチングトランジスタTRIのコレクタに接続
されている。この第1のスイッチングトランジスタTR
Iのエミッタはアースされている。
また、第1のスイッチングトランジスタTRIの電流方
向と逆方向に整流をする第1のダイオード33が、第1
のスイッチングトランジスタTR1と並列に接続されて
いる。
一方、トランス30の二次側コイル32の一端は圧電素
子2に接続され、他端は、第2のスイッチングトランジ
スタTR2のコレクタに接続されている。この第2のス
イッチングトランジスタTR2のエミッタはアースされ
ている。
また、第2のスイッチングトランジスタTR2の電流方
向と逆向きに整流をする第2のダイオード34が、第2
のスイッチングトランジスタTR2と並列に接続されて
いる。
4は、第1及び第2のスイッチングトランジスタTR1
,TR2の各ベースにスイッチング信号を出力する制御
部である。
次に、上記回路の動作を、第2図のタイムチャートを参
照しつつ説明する。
まず、第1のスイッチングトランジスタTRIを時間t
lだけオンすると、一次側コイル31に発生する最大電
流11pはその時間t1に比例する。
そして、第1のスイッチングトランジスタTR2がオフ
されて、一次側コイル31の電流11か11pからゼロ
になる瞬間に、二次側コイル32に誘導電流I2が発生
し、この誘導電流I2は、最大値12pから時間t2経
過後にセロになって、その間、圧電素子2に充電される
。そして、時間t2経過後には圧電素子2両端の電位差
Vcか一定になる。この時、二次側の誘導電流I2は、
第2のスイッチングトランジスタTR2の状態と全く無
関係に、第2のダイオード34を通って流れる。
なお、一次側コイル31と二次側コイル32のインダク
タンスを各々Ll、L2とすると、充電時間t2はL 
2/L Lに比例するので、Ll及びL2を適宜選択す
ることによって、使用素子の定格などに合わせた充電時
間を自由に設定することができる。
圧電素子2は充放電によって伸縮する性質があり、例え
ば充電量に応じた量だけ伸びる。
この時の関係は、圧電素子2の等価静電容量をCとする
と、 Ll −1ip2/ 2 =L2 ・12p2/ 2 
=CVc2/ 2となる。この式は、一次側の直流電源
1から供給されたエネルギが圧電素子2に移されること
を示す。
圧電素子2に充電されたままの状態では、圧電素子2は
伸びたままの状態になっている。この圧電素子2を初期
状態又はそれに近い状態に戻すためには、圧電素子2に
充電されたエネルギを放電させる必要がある。
そこで、第2図に示されるように、第2のスイッチング
トランジスタTR2を、圧電素子2両端の電位差Vcが
0になるまで、時間t2だけオンする〜 すると、二次側コイル32には、電流I2が流れ、第2
のスイッチングトランジスタTR2がオフとなった瞬間
に、一次側コイル31に誘導電流Ilが誘起される。そ
して、この時の誘導電流Ilは、第1のダイオード33
を通って流れ、圧電素子2に充電されていた電気エネル
ギか、直KN踪lに回生される。
この時、回路中には、電気エネルギを熱に変えてしまう
抵抗器などが介在しないので、電気エネルギが無駄なく
直流電源1に回生される。
上述のような動作は、制御部4からのスイッチング信号
により、第1及び第2のスイッチングトランジスタTR
I、TR2が各々1回ずつオンするようにしたものであ
るが、制御部4からのスイッチング信号により第1のス
イッチングトランジスタTRIを複数回連続的にスイッ
チングさせて、圧電素子2に充電することもできる。
この場合には、第3図に示されるように、第1のスイッ
チングトランジスタTRIをスイッチングする度に、1
次側電流II及び2次側電流I2が共にいったんゼロに
戻り、圧電素子2の充電電圧Vcはその度に積算されて
上昇する。
この時の関係は、スイッチング回数をnとすると、 n−Ll−11p2/2=n−L2・l2p2/2=C
Vc2/2 となる。つまり、第2図の駆動の場合に比へて、Ll・
11p2及びL2・+2p2をn分の1にすることがで
き、したがって、第1及び第2のスイッチングトランジ
スタTRI、TR2、第1及び第2のダイオード33.
34及びトランス3を小型化することができる。
なお、制御部4からのスイッチング信号により、第2の
スイッチングトランジスタTR2を複数回連続的にスイ
ッチングさせることにより、圧電素子2から放電を行う
際にも、上述の充電時と同様に、I2及びIIがスイッ
チングの度にゼロに戻る。
本発明の駆動回路によって駆動される圧電素子2は、例
えば第4図に示されるように、プリンタのインパクトド
ツトワイヤ50を駆動するのに用いることができる。
このような場合の圧電素子2としては、多数の圧電素子
2を積層した積層型のものを用いる。そして、先端にワ
イヤ50か連結された可動アーム51の中間部分に、圧
電素子2の端部を連結する。
その結果、圧電素子2の伸縮量eか拡大されてワイヤ5
0の進退量fとなり、ワイヤ50の先端でインパクト印
字を行うことができる。
なお、第4図には5本のワイヤ50か図示されているが
、一般には、印字ヘッド内に24本のワイヤ50が組み
込まれ、その各々が圧電素子2によって駆動される。
〔発明の効果〕
本発明の圧電素子駆動回路によれば、トランスを用いる
ことによって、圧電素子に充電されたエネルギを効果的
に直流電源に回生じて消費電力を小さくすることができ
るだけでなく、一次側コイルと二次側コイルのインダク
タンスを選択することにより、圧電素子への充電時間を
自由に設定することができる等、回路特性設定の自由度
が高く、また、二つのスイッチング手段を共にアースに
接続することができるので、回路の実装構成を簡単なも
のにすることができる等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例の回路図、 第2図は、実施例の動作を示す第1のタイムチャート図
、 第3図は、実施例の動作を示す第2のタイムチャート図
、 第4図は、実施例の印字ヘッドの部分斜視図である。 図中、 l・・−直流電源、 2・・・圧電素子、 3・・・圧電素子駆動回路、 30・・・トランス、 31・・・一次側コイル、 32・・・二次側コイル、 TRI・・・第1のスイッチングトランジスタ、 TR2・・・第2のスイッチングトランシス第4wJ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一次側コイル(31)に直流電源(1)を接続し、
    二次側コイル(32)に圧電素子(2)を接続したトラ
    ンス(30)と、 上記二次側コイル(32)に誘導電流を発生させて上記
    圧電素子(2)に電圧を印加するために、上記一次側コ
    イル(31)と上記直流電源(1)との間に接続された
    第1のスイッチング手段(TR1)と、 上記圧電素子(2)に蓄えられた電荷を放電させるため
    に上記二次側コイル(32)と上記圧電素子(2)との
    間に接続された第2のスイッチング手段(TR2)とを
    設けたことを 特徴とする圧電素子駆動回路。 2、上記第2のスイッチング手段(TR2)と並列に、
    上記二次側コイル(32)で発生した誘導電流を通すた
    めの第2の整流素子(34)が接続されている請求項1
    記載の圧電素子駆動回路。 3、上記第1のスイッチング手段(TR1)と並列に、
    上記圧電素子(2)の放電によって上記一次側コイル(
    31)に発生する誘導電流を通すための第1の整流素子
    (33)が接続されていて、上記圧電素子(2)から放
    電された電気エネルギが上記直流電源(1)に回生され
    る請求項1又は2記載の圧電素子駆動回路。 4、上記第1のスイッチング手段(TR1)と上記第2
    のスイッチング手段(TR2)の一方又は双方を複数回
    連続的にスイッチングさせるためのスイッチング制御手
    段(4)が設けられている請求項1、2又は3記載の圧
    電素子駆動回路。 5、上記圧電素子(2)によって、プリンタのインパク
    トドットワイヤ(50)が進退駆動される請求項1、2
    、3又は4記載の圧電素子駆動回路。
JP2193716A 1990-07-20 1990-07-20 圧電素子駆動回路 Pending JPH0479277A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001502120A (ja) * 1997-08-02 2001-02-13 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 圧電素子の充電および放電方法並びに充電および放電装置

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JP2001502120A (ja) * 1997-08-02 2001-02-13 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 圧電素子の充電および放電方法並びに充電および放電装置

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