压电马达控制电路、振动系统及电子设备的制作方法

文档序号:11055439阅读:430来源:国知局
压电马达控制电路、振动系统及电子设备的制造方法与工艺

本实用新型涉及压电马达控制技术领域,更具体地,本实用新型涉及一种压电马达控制电路、基于该种控制电路的压电马达振动系统、及设置有该种振动系统的电子设备。



背景技术:

压电马达是利用压电体的压电逆效应进行电能至机械能转换的电动装置,其在进行电能至机械能的转换过程中,内部的压电体会在电压作用下发生振动,因此,微型压电马达已经越来越多地被应用在智能手环等可穿戴电子设备上,以及手机、平板电脑等电子设备上。

其中,应用在这些电子设备上的一种典型的压电马达是由交流信号控制,在控制压电马达振动时需要向压电马达提供两路相位相差180度的方波信号,而方波信号的频率则需要按照压电马达的共振频率设计。

为了使该种压电马达输出较强振动强度,目前主要通过各种逻辑电路来输出满足要求的两路方波信号,但逻辑电路的结构相对复杂,已经越来越不适合在小型电子设备,特别是可穿戴电子设备上应用,因此,非常有必要提供一种不仅结构简单,而且还能输出最大电压幅值的方波信号、以获得较强振感的控制电路。



技术实现要素:

本实用新型实施例的一个目的是提供一种控制电路的新的技术方案。

根据本实用新型的第一方面,提供了一种压电马达控制电路,其包括:

微控制单元,设置有第一方波输出引脚和第二方波输出引脚,所述微控制单元被设置为经由所述第一方波输出引脚输出第一方波信号、及经由所述第二方波输出引脚输出第二方波信号,其中,所述第一方波信号与所述第二方波信号的幅值相等、相位相差180度;

电平转换芯片,具有A端供电电压输入引脚、A端第一引脚、A端第二引脚、B端供电电压输入引脚、B端第一引脚和B端第二引脚,其中,所述A端供电电压输入引脚接入所述微控制单元的供电电压,所述B端供电电压输入引脚接入设定的目标电压;所述A端第一引脚与所述第一方波输出引脚连接;所述A端第二引脚与所述第二方波输出引脚连接,所述B端第一引脚输出将所述第一方波信号的幅值放大为等于所述目标电压的第一控制信号,所述B端第二引脚输出将所述第二方波信号的幅值放大为等于所述目标电压的第二控制信号;以及,

供电单元,采用电池作为电源,且所述供电单元被设置为基于电池电压提供所述微控制单元的供电电压和所述目标电压。

可选的是,所述电平转换芯片还具有使能引脚,所述使能引脚与所述微控制单元设置的使能信号输出引脚连接。

可选的是,所述目标电压等于所述电池电压。

可选的是,所述电池电压为4.2V。

可选的是,所述微控制单元为供电电压小于或者等于3.3V的微控制单元。

可选的是,所述电平转换芯片的型号为SGM4553、TXB0102或者SN74LVC2T45。

根据本实用新型的第二方面,提供了一种压电马达振动系统,其包括压电马达和根据本实用新型第一方面所述的压电马达控制电路,电平转换芯片的B端第一引脚与所述压电马达的第一输入端连接,电平转换芯片的B端第二引脚与所述压电马达的第二输入端连接。

根据本实用新型的第三方面,提供了一种电子设备,其包括根据本实用新型第三方面所述的压电马达振动系统。

本实用新型的一个有益效果在于,一方面,本实用新型的压电马达控制电路采用微控制单元(MCU)直接提供满足压电马达控制要求的两路方波信号,大大简化了控制电路的电路结构;另一方面,基于能耗的考虑,本实用新型可以采用具有较低供电电压的微控制单元,而方波信号的幅值最大只能达到微控制单元的供电电压,因此,本实用新型还设置了电平转换芯片,以将方波信号的幅值进行提升后再输出给压电马达,进而提高压电马达的振动强度。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述,本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例,并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为根据本实用新型压电马达控制电路的一种实施例的电路原理图;

图2为根据本实用新型压电马达振动系统的一种实施例的电路原理图;

图3为根据本实用新型电子设备的一种实施例的方框原理图;

图4为图1中第一方波信号、第二方波信号、第一控制信号和第二控制信号的对比时序示意图。

附图标记说明:

U1:微控制单元(MCU); VDD:微控制单元的供电电压;

IO1:第一方波输出引脚; IO2:第二方波输出引脚;

IO3:使能信号输出引脚; A1:A端第一引脚;

A2:A端第二引脚; B1:B端第一引脚;

B2:B端第二引脚; VCCA:A端供电电压输入引脚;

VCCB:B端供电电压输入引脚; VSYS:目标电压;

Sig1:第一输入端; Sig2:第二输入端;

U2:供电单元; U3:电平转换芯片;

EN:使能引脚; S1-第一方波信号;

S2-第二方波信号; S1′-第一控制信号;

S2′-第二控制信号。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是根据本实用新型压电马达控制电路的一种实施例的电路原理图。

根据图1所示,该压电马达控制电路包括微控制单元(MCU)U1、电平转换芯片U3和供电单元U2。

该微控制单元U1设置有第一方波输出引脚IO1和第二方波输出引脚IO2,微控制单元U1被设置为经由第一方波输出引脚IO1输出第一方波信号S1、及经由第二方波输出引脚IO2输出第二方波信号S2,其中,参见图4所示,第一方波信号S1与第二方波信号S2的幅值相等、相位相差180度。

其中,在将微控制单元U1设置成为能够输出方波信号的信号发生器的应用中,较为典型的结构是利用微控制单元U1的定时器中断输出方波信号。

为了降低压电马达控制电路的整体功耗,本实用新型的压电马达控制电路可以采用供电电压VDD小于或者等于3.3V的微控制单元U1。在本实施例中,采用供电电压VDD为1.8V的微控制单元U1。

在此,由于该方波信号是基于微控制单元U1的供电电压VDD产生,因此,通过微控制单元U1产生的第一方波信号S1和第二方波信号S2的幅值的最大值为供电电压VDD。在本实施例中,参见图4,第一方波信号S1和第二方波信号S2的幅值等于供电电压VDD。

在供电电压VDD较低的情况下,如果利用第一方波信号S1和第二方波信号S2直接控制压电马达,则将影响压电马达输出的振动强度。

为此,本实用新型在对控制电路进行简化结构及降低能耗的设计的同时,还设置了电平转换芯片U3,以将第一方波信号S1和第二方波信号S2的幅值提升后再控制压电马达,以同时保证压电马达输出最强振动强度。

该电平转换芯片U3至少能够提供双通道电平转换,因此,该电平转换芯片U3具有A端供电电压输入引脚VCCA、A端第一引脚A1、A端第二引脚A2、B端供电电压输入引脚VCCB、B端第一引脚B1和B端第二引脚B2,其中,A端供电电压输入引脚VCCA接入上述供电电压VDD,B端供电电压输入引脚VCCB接入设定的目标电压VSYS;A端第一引脚A1与第一方波输出引脚IO1连接,A端第二引脚IO2与第二方波输出引脚IO2连接,B端第一引脚B1输出将第一方波信号S1的幅值放大为等于目标电压VSYS的第一控制信号S1′,B端第二引脚B2输出将第二方波信号S2的幅值放大为等于目标电压VSYS的第二控制信号S2′。

图4示出了上述第一方波信号S1、第二方波信号S2、第一控制信号S1′和第二控制信号S2′的时序图。

参见图4,该电平转换芯片U3仅起到提升第一方波信号S1和第二方波信号S2的幅值的作用。

该种电平转换芯片U3例如可以是SGM4553、TXB0102、SN74LVC2T45等等,这些芯片均是两通道的双电源电平转换芯片,对于本实施例中需要进行两路方波信号的幅值提升相匹配,因此,这一方面能够提高控制电路的集成度,简化电路结构,另一方面还能够实现资源的最大化利用。

在另外的实施例中,该种电平转换芯片U3也可以是具有更多通道的芯片,其必然能够进行上述双通道电平转换,并具有上述的对应双通道电平转换的结构。

在另外的实施例中,该种电平转换芯片U3也可以包括两片相互独立的、单通道的电平转换芯片单体,其中,两片电平转换芯片单体的A端供电电压输入引脚连接在一起形成电平转换芯片U3的A端供电电压输入引脚,两片电平转换芯片单体的B端供电电压输入引脚连接在一起形成电平转换芯片U3的B端供电电压输入引脚,并且其中一片电平转换芯片单体提供上述A端第一引脚A1和上述B端第一引脚B1,另一片电平转换芯片单体提供上述A端第二引脚A2和上述B端第二引脚B2。

另外,在本实施例中,该电平转换芯片U3还具有使能引脚EN,以能够通过微控制单元U1控制电平转换芯片U3的工作状态,因此,该使能引脚EN与微控制单元U1设置的使能信号输出引脚IO3连接。这样,如果电平转换芯片U3为高电平使能,则微控制单元U1便可通过使能信号输出引脚IO3输出高电平信号启动电平转换芯片U3,及通过使用信号输出引脚IO3输出低电平信号关闭电平转换芯片U3,因此,可将后者作为停止控制电路输出第一控制信号S1′和第二控制信号S2′的控制。

该供电单元U2采用电池作为电源,且供电单元U2被设置为提供上述微控制单元U1的供电电压VDD和目标电压VSYS。

在此,供电单元U2可通过降压型电源芯片将电池电压转换为供电电压VDD,也可以通过降压电路结合稳压电路提供供电电压VDD。

在本实施例中,目标电压VSYS采用电池电压,其中,电池电压(具体指电池的额定电压)例如为4.2V,这样,供电单元U2便可直接通过电池提供该目标电压VSYS。这一方面可以减少能耗、缩减电路板尺寸及成本,另一方面可以使得第一控制信号S1′和第二控制信号S2′的幅值在供电单元U2未设置增压型电源芯片的情况下达到系统的最大值,进而使得被控制的压电马达输出最强振动。

图2是根据本实用新型压电马达振动系统的一种实施例的电路原理图,其包括压电马达Mo和上述压电马达控制电路,其中,电平转换芯片U3的B端第一引脚B1与压电马达Mo的第一输入端Sig1连接,电平转换芯片U3的B端第二引脚B2与压电马达Mo的第二输入端Sig2连接,即控制电路向压电马达Mo输出第一控制信号S1′和第二控制信号S2′进行压电马达Mo的振动控制。

图3是根据本实用新型电子设备的一种实施例的硬件结构示意图。

根据图3所示,该电子设备包括本实用新型的压电马达振动系统,在该实施例中被标记为301。

除此之外,该电子设备还可以进一步包括传感器装置302、接口装置303、输入装置304、显示装置305、通信装置306、扬声器307、麦克风308等等。尽管在图3中示出了多个装置,但是,本实用新型电子设备可以仅涉及其中的部分装置,例如振动系统301等等。

上述传感器装置302例如可以包括各种惯性传感器、温度传感器、压力传感器、光敏传感器等等。

上述接口装置303例如包括耳机插孔、USB接口等。

上述输入装置304例如可以包括触摸屏、按键等。

上述显示装置305例如是液晶显示屏、触摸显示屏等。

上述通信装置306例如能够进行有有线或无线通信。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,而且各个实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上例子仅是为了进行说明,而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

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