[发明专利]用于高压电容式致动器的驱动器

说明书

公开了一种用于具有电容性负载的电路的驱动器，该驱动器包括：功率转换器，用于接收输入电压并产生一种平滑的经折叠波形作为输出；以输入电压为参考的展开级，被配置成：从功率转换器接收平滑的经折叠波形，并将该经折叠波形展开成完整波形。该驱动器还包括控制器以控制该驱动器。该转换器可以双向操作。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2015年9月28日提交的名为“COMPACT,LOW-POWER,ANDNOISELESS ACTUATOR DRIVER(紧凑、低功率、无噪声的致动器驱动器)”的美国临时专利申请62/233,631以及于2015年12月11日提交的名为“Piezoelectric Driver(压电驱动器)”的美国临时专利申请62/266,318的优先权，这两篇美国临时专利申请的全部内容通过引用合并到本文中。

技术领域

本发明涉及用于高压电容式致动器的控制电路(驱动器)，高压电容式致动器例如为静电致动器、机电聚合物(EMP)致动器、电活性聚合物(EAP)致动器以及压电致动器。

背景技术

在诸如平板电脑或便携式计算机之类的超薄装置中采用主动冷却系统(例如风扇)时会面临多重挑战。通用电气(GE)开发了一种使用两个压电膜的冷却装置，称为双压电冷却喷射(Dual Piezoelectric Cooling Jet，DCJ)。压电膜被电激活，使得压电膜膨胀和收缩，从而形成例如像风箱那样的高速喷出空气的空腔。但是，DCJ是一种能量密集型装置，而DCJ驱动器可能大且昂贵。此外，DCJ膜如扬声器/换能器那样操作，以使得例如由于驱动器信号的噪声或失真所产生的人类听觉频带(大约200Hz至20kHz)内的任何振荡都可以被可听地探测到。

图19示出了一种针对可再生能源的单相电压源逆变器的现有技术拓扑结构。该电路包括输入级、降压-升压级和展开级(unfolding stage)。由于要处理的是高功率，因此采用分立部件。该电路是基于一种典型的PI控制器或能量控制器和非常低的固定频率开关。这通常会导致非常高的失真水平(>5％)、低功率输出时的低功率效率以及非常有限的约3.5(V_输出/V_输入)的升压率。因此，业界需要解决上述缺点中的一个或多个。

发明内容

简而言之，本发明涉及一种用于具有电容性负载的电路的驱动器，该驱动器包括：功率转换器，以接收输入电压并生成一种平滑的经折叠波形(clean folded waveform)作为输出。以输入电压为参考的展开级被配置成：从功率转换器接收平滑的经折叠波形，并将该经折叠波形展开成完整波形。驱动器包括控制器以控制该驱动器。转换器可以双向操作。

本发明的其它系统、方法和特征对于本领域普通技术人员来说在查阅以下附图和详细说明时将变得明显。所有这些附加系统、方法以及特征旨在被包括在本说明书中、在本发明的范围内并且受所附权利要求的保护。

附图说明

包含的附图供进一步理解本发明，并且该附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是描述示例性第一实施例的驱动器拓扑结构的示意图。

图2A是一电路图，用于图1的降压-升压驱动器的第一备选例的2开关降压-升压驱动器。

图2B是一电路图，用于图1的降压-升压驱动器的第二备选例的2开关抽头电感器降压-升压驱动器。

图2C是一电路图，用于图1的降压-升压驱动器的第三备选例的2开关反激式降压-升压驱动器。

图2D是一电路图，用于图1的降压-升压驱动器的第四备选例的2开关反激式降压-升压的低压侧次级开关。

图3A是阐述输出配置的电路图，该输出配置具有被连接至电容性负载的全桥。