[发明专利]用于电容性负载的驱动器

说明书

本发明提供一种用于驱动压电式换能器(PZT)的装置(100)和方法。H桥(116)包括开关(S1‑S4)，并且H桥(116)通过端子SWP和SWM耦合到电感器L并且其用作升降压电路(110)。控制电路(118)接收来自主处理器(103)的控制信号，该控制信号指示期望的功率输出以及PZT回复的频率(104)。基于来自降压‑升压电路端子(SWP、SWM、BST)的电流和/或电压检测，控制电路(118)生成脉宽调制(PWM)信号，该脉宽调制信号用于控制开关(S1‑S4)从而使得降压‑升压电路(110)能够从电池(101)提供电容器C上的电荷，该电池(101)在适当的时间耦合到H桥(116)。

技术领域

本发明总体涉及用于电容性负载的驱动器，并且更具体地涉及被配置为驱动压电式换能器处于音频频带中的驱动器。

背景技术

在许多应用中，期望提高稳健性并且降低花费。具有这种期望的一个应用是移动空间设备，这种途径为两种，降低花费以及提高稳健性，也就是说，通过分离扬声器和触觉功能来改变移动设备的人机交互部分。为了达到这个目标，可将压电式换能器固定到屏幕上以振动屏幕，从而允许屏幕充当扬声器或具有触摸反馈的触摸屏(例如，指示按键触摸的振动反馈)。

然而，一个问题在于压电式换能器通常是较高的电容性负载(例如，1μF)，很难以充分质量驱动这些换能器作用为扬声器，并且很难以足够的功率驱动这些换能器提供触觉效果。驱动这类电容性负载的最好的常规技术是采用具有D类放大器的G类或H类升压级。如图1所示，这类常规的电路可以使用大约110mA的平均电池电流利用大约3.6V的电池电压来驱动1μF的电容性负载处于10kHz和20V_pp。由于这种特殊技术一般通过采用多个大型并且昂贵的部件(例如多个电感器)，从而使得这种技术过于昂贵。

因此，需要用于电容性负载的改进的驱动器。

常规系统的另一个示例被描述在公开号为WO2009/029563的PCT申请中。

发明内容

一个实施例提供一种装置。该装置包括电源端子；第一切换端子；第二切换端子，其中第一和第二切换端子被配置为耦合到电感器；升压端子，其被配置为耦合到电容器；第一输出端子；第二输出端子，其中第一和第二输出端子被配置为耦合到压电式换能器；耦合到电源端子、升压端子、第一切换端子和第二切换端子的第一H桥；耦合到升压端子、第一输出端子和第二输出端子的第二H桥；以及耦合用于控制第一和第二H桥的控制电路，其中控制电路被配置为将第一H桥操作为降压-升压(buck-boost)电路，并且其中控制电路被配置为操作第一和第二H桥以基本驱动在音频频带内。

根据实施例，控制电路被配置为当电容器上的期望电压低于第一阈值电压时，以降压模式来操作第一H桥，当电容器上的期望电压高于第二阈值电压时，以升压模式来操作第一H桥，以及当电容器上的期望电压在第一和第二阈值电压之间时，以降压-升压模式来操作第一H桥。

根据实施例，第一H桥进一步包括第一、第二、第三和第四开关，其中第二H桥进一步包括第五、第六、第七和第八开关。

根据实施例，控制电路进一步包括：耦合到第一和第二输出端子的过零检测器；耦合到过零电路的桥控制器；以及耦合到桥控制器、第五开关、第六开关、第七开关和第八开关的驱动器。

根据实施例，驱动器进一步包括第一驱动器，并且其中控制电路进一步包括：耦合到第一和第二切换端子的降压-升压检测器；耦合到降压-升压检测器的降压-升压控制器；耦合到降压-升压控制器的脉宽调制器(PWM)；以及耦合到PWM、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的第二驱动器。

根据实施例，提供一种方法。该方法包括接收输入信号；根据电容器上的期望电压与第一阈值和第二阈值的比较来选择降压-升压级的多个模式中的至少一个模式，其中期望电压确定自输入信号；使用电容器上的期望电压利用随着每次过零而改变状态的H桥来驱动压电式换能器基本处于音频频带内。