开关切换驱动方法
【专利摘要】本发明揭露一种开关切换驱动方法，其适用于一驱动系统，通过开关策略解调变，将欲设定的任意驱动波形转为开关信号数组，并传送至开关电路，通过开关电路高速的开关动作，藉此达成产生任意驱动波形的目标，并使用开关电路搭配开关策略，以产生任意波型，降低开关所造成损失，提高多通道，以及多组任意波型驱动信号的调变能力。
【专利说明】开关切换驱动方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一种开关切换驱动方法，尤指一种经由开关电路的高速开关动作，以达成产生任意驱动波形的开关切换驱动方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体技术与材料科学的发展，工业用印刷技术逐渐成为先进工艺技术研发重点的一，例如三维喷蜡机、印刷电路板打样喷墨机、薄膜晶体管喷墨、太阳能电池电极制作、生医芯片酵素喷印工艺等。
[0003]以设计原理来说明，通常多会利用数字/模拟转换器搭配放大器作为喷墨头驱动信号产生器的设计与实现的方式。然而此种方式可通过放大器或驱动集成电路虽可达到较佳的线性效果，但对于长时间操作于高频环境下，易生成高温与废热，且当运用在多变化的应用中，可能同时有多组负载需要一种或多种驱动信号来达成功能，不仅需搭配散热系统或额外的降温装置，体积大、单价高因素等都是实现多信道负载驱动电路时的必定遭遇的困难与挑战。
[0004]参考美国第7891752号专利，其揭露一种喷墨装置及其校正方法，该技术通过驱动单元产生驱动信号，以模拟/数字转换器进行电压大小侦测，并通过影像辨识单元，对墨滴大小进行电压回馈调变控制。又，参考美国第6499820号专利，储存波型数据于暂存区，并通过波型选择单元切选择波型，此波型通过数字/模拟转换器与信号放大器产生驱动波型，藉此驱动喷墨头。
[0005]传统的工业用喷墨头为使驱动信号有较佳线性度，经常使用小信号搭配高压放大器或直接使用驱动集成电路作为驱动信号产生单元，此类驱动设计虽有较佳的线性度，却无法独立提供每个信道独立的驱动信号。
[0006]因此，对工业用印刷技术而言，如何改善喷墨工艺的精准度与均匀性，以改善喷墨工艺的精准度与均匀性将为一重要课题。
【发明内容】
[0007]鉴于上述先前技术的缺失，本发明提供一种开关切换驱动方法，其由分辨率高又具自由度的调变波型方式，补偿喷墨头中各喷孔间的变异性，以提高喷墨工艺的精准度与均匀性。
[0008]本发明采用开关电路搭配开关策略，藉此改变开关电路的驱动方式而达成产生任意波形的目的，并降低开关所造成的损失。
[0009]本发明提供一种开关切换驱动方法，其适用于一驱动系统，其包含一控制单元、一开关策略解调单元、一存储单元、一移位单元以及一计数单元，其中，控制单元连接存储单元，开关策略解调单元连接于控制单元与该存储单元之间，存储单元连接移位单元，移位单元连接于控制单元与存储单元，开关切换驱动方法步骤包含:(a)控制单元接收具有一驱动波型的一驱动信号，并分割驱动信号为η个区段；(b)控制单元解析驱动信号的一驱动电压为2n次开关数，以于一预定时段内开关2"次；(c)开关策略解调单元依据驱动信号的驱动电压，且驱动电压将驱动波型转换为一开关信号，开关信号组成一开关信号数组；(d)储存开关信号于存储单元；(e)移位单元复制该存储单元的开关信号，开始播放开关信号至一驱动单元；(f)计数单元累积移位单元移动次数达2n次时，计数单元传送一结束指令至控制单元；以及(g)控制单元接收结束指令后，根据需求进行调整。
[0010]本发明的开关切换驱动方法中，移位单元移动次数达2n次时，驱动系统产生一次喷墨头驱动波型。
[0011]本发明的开关切换驱动方法中，控制单元分解驱动波型为数个区段，并传送一状态播放指令至移位单元，控制单元接收计数单元的一结束指令与一开关状态更新信号。存储单元存储控制单元所传送的开关状态更新信号，并依据计数单元以更新开关信号。
[0012]本发明的开关切换驱动方法中，移位单元接收存储单元的内容，并根据存储单元的长度，进行长度的移位动作，计数单元依据存储单元的长度，以比对移位单元的移位次数，当移位单元作一特定数目的移位次数，则计数单元传送开关状态更新信号至控制单元。
[0013]本发明的开关切换驱动方法中，控制单元包括:模糊控制器、比例、微分、积分控制器、倒传递网络、或神经网络控制器的一者。控制单元分割驱动信号为η个区段时产生一分割信息，分割信息传送至开关策略解调单元。
[0014]本发明的开关切换驱动方法中，开关策略解调单元对该驱动波型的各波段进行开关责任周期解调，以随机运算方式排列成开关信号，并储存于存储单元。开关策略解调单元经由神经网络控制器、传递网络控制器、比例控制器、模糊控制器、或随机控制器其中之一控制器所组成的转换元。
[0015]本发明的开关切换驱动方法中，更包含:执行初始化设定，以设定任意驱动波型，或接收外部所设定的任意波型数据。执行转换程序，以将驱动波型转换为开关信号。于执行转换程序时，由存储单元读出该驱动波型，并于控制单元进行开关信号的转换程序，写入结果于存储单兀。
[0016]相较于习知技术，由于本发明的开关切换驱动方法中，将欲设定的任意驱动波形转换为开关信号数组，并将其传送至开关电路，经由开关电路高速的开关动作，以达成产生任意驱动波型的目标。
[0017]故而，关于本发明的优点与精神可以经由以下发明详述及所附图式得到进一步的了解。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明一较佳实施例的驱动系统示意图；
[0019]图2为本发明一较佳实施例的开关切换驱动方法流程图；
[0020]图3为本发明一较佳实施例的用户设定后的驱动波型示意图；
[0021]图4为本发明根据图3中的一预定时段开关信号示意图；以及
[0022]图5为本发明一较佳实施例的电压时间图。
【具体实施方式】
[0023]本发明的实施例中该等图式与流程图均为简化的示意图。惟该等图标仅显示与本发明有关的组件与方法，其所显示的组件与方法非为实际实施时的方面，其实际实施时的方法与组件数目、形状等比例为一选择性的设计，且其组件布局型态可能更复杂。
[0024]请参阅图1为本发明一较佳实施例的驱动系统示意图。并同时参阅图2为本发明一较佳实施例的开关切换驱动方法流程图。
[0025]于图1中所示，喷墨装置的驱动系统100包含:控制单元102、开关策略解调单元104、存储单元106、移位单元108、计数单元110、驱动单元112以及感测单元114。其中，控制单元102连接存储单元106。开关策略解调单元104连接于控制单元102与存储单元106之间。存储单元106连接移位单元108。移位单元108连接于控制单元102与存储单元 106。
[0026]又于图1中所示，用户通过用户接口(未图标)，且驱动波型的设定信息传送至控制单元102。控制单元102接收具有驱动信号SI，其中，驱动信号SI具有驱动波型，如图3所示。
[0027]图3为本发明一较佳实施例的用户设定后的驱动波型示意图。其显示一驱动波型被分割成tl?tn个时段。开关策略解调单元104转换驱动波型为一开关状态(即开关信号S5)。存储单元106存储该控制单元102所传送的开关状态更新信号S4,并依据计数单元110以更新开关状态。
[0028]仍于图1中所示，移位单元108接收存储单元106的内容，并根据存储单元106的长度(n bit)，执行上述长度(n bit)的移位动作。
[0029]于图1中所示，计数单元110依据存储单元106的长度(n bit)，以比对移位单元108的移位次数。当移位单元108作一 η次的移位次数，则计数单元108传送开关状态更新信号S4至控制单元102。
[0030]又请参考图2，首先进行步骤202，控制单元102分解驱动波型成为具有η个区段(即包含I?η个区段)。控制单元102并传送一状态播放指令S2至移位单元108。控制单元102接收计数单元110的结束指令S3。
[0031]如图1所示，控制单元102接开关状态更新信号S4，且传送开关状态更新信号S4至存储单元106，并根据计数单元110用以更新开关信号S5。于图1中所示本发明中，控制单元102包括:模糊控制器、比例、微分、积分控制器、倒传递网络、或神经网络控制器的一者。
[0032]如图2所示的步骤204，控制单元102解析驱动信号SI的最大喷墨驱动电压为2η开关次数，即为于一预定时段tl内开关启动2n次，即可达最大喷墨驱动电压，请参考图4，其为本发明根据图3中的一预定时段开关信号示意图。此外，控制单元102分割该驱动信号为η个区段时产生一分割信息，且该分割信息传送至开关策略解调单元104。
[0033]如图2所示的步骤206，开关策略解调单元104依据驱动信号SI波段的驱动电压，且该驱动电压将驱动波型转换为一开关信号，其中如图4所示，开关信号组成一开关信号数组。
[0034]请参考图5，为本发明一较佳实施例的电压时间图。其中，开关策略解调单元104对驱动波型的各波段进行开关责任周期解调，以随机运算方式排列成开关信号S5，并储存于存储单元106。需说明的是，本实施例的开关策略解调单元104为经由神经网络控制器、传递网络控制器、比例控制器、模糊控制器、或随机控制器其中之一控制器所组成的转换J Li ο
[0035]于图5的a、b、al、bl、a2、b2等区间，开关责任周期100%可获得最大驱动电压为最大驱动电压，当驱动电压欲输出40%驱动电压，可经由a、b、al、bl等开关策略进行开关控制，由于a、b、al、bl等区间开关责任周期皆为40%，故输出平均电压皆为40%驱动电压，除上述四种组合外可切换出40%的驱动电压外，其开关策略共有种组合，在有限开关策略组合中，可通过随机组合方式取得开关状态。
[0036]于图5的a2区间的开关信号责任周期为20% +10%，在时间a2的输出电压平均电压为30 %驱动电压，与目标电压40 %驱动电压并不相等，而时间开关信号为10 % +60 %，与目标电压所需的70%驱动电压并不相等；而a2与b2的平均电压为(0.4*驱动电压+0.6*驱动电压)/2 = 0.5*驱动电压，a2与b2的开关责任周期为((30+70)% )/2 = 50%如此即可提供50%驱动电压，在得知波段开关责任周期后，通过随机组合方式取得开关状态。
[0037]如图2所示的步骤208，储存开关信号S5于存储单元106中。需说明的是，本发明所述的开关信号S5即为开关状态。本实施例中，存储单元106储存驱动波型、开关信号、读取波形状态、读取开关信号。
[0038]如图2所示的步骤210，移位单元108复制存储单元106中的开关信号S5(即开关状态)，并开始播放开关信号S5至驱动单元112。
[0039]如图2所示的步骤212，当计数单元110累积移位单元108的移动次数达到2n次时，则计数单元110传送结束指令S3至控制单元102。需说明的是，移位单元110移动次数达2n次时，驱动系统100产生一次喷墨头驱动波型。
[0040]如图2所示的步骤214，控制单元102接收结束指令S3后，根据喷印质量状态或用户需求进行调整。
[0041]请参考图3，移位单元108接收存储单元106的内容，并根据存储单元106的长度(n bit)，进行长度的移位动作。计数单元110依据存储单元106的长度(n bit)，以比对移位单元108的移位次数。当移位单元108作一特定数目的移位次数，则计数单元110传送开关状态更新信号S4至控制单元102。
[0042]如图1所示，本实施例的开关切换驱动方法更包含执行初始化设定步骤，以设定任意驱动波型，或接收外部所设定的任意波型数据。并执行转换程序步骤，以将驱动波型转换为开关信号S5。于执行转换程序时，由存储单元106读出驱动波型，并于控制单元102进行开关信号S5的转换程序，并写入结果于存储单元106。驱动信号的总谐波失真率、信号噪声比、频率响应、频谱参数，被回馈与修正，以改善该驱动波型。依据一感测单元的一参数，进行开关切换变更。依据该驱动波型总谐波失真率进行开关切换变更。依据一负载单元的驱动状态，进行开关切换变更。依据一感测单元的一参数，进行开关切换变更。
[0043]如图1所示，需说明的是，在最小充、放电时间内，驱动信号SI的最小电压值决定于开关信号S5的开关次数。且，在最小充电时间内，以有限分辨率，组成最小电压值的充电效应，或组成最小电压值的放电效应。
[0044]如图1所示，本实施例的感测单元114包含电荷耦合组件、模拟/数字转换器、或数字信号处理器。
[0045]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求书内。
【权利要求】
1.一种开关切换驱动方法，其适用于一驱动系统，该驱动系统包含一控制单兀、一开关策略解调单元、一存储单元、一移位单元以及一计数单元，其中该控制单元连接该存储单元，该开关策略解调单元连接于该控制单元与该存储单元之间，该存储单元连接该移位单元，该移位单元连接于该控制单元与该存储单元，该开关切换驱动方法步骤其特征为: 该控制单元接收具有一驱动波型的一驱动信号，并分割该驱动信号为η个区段； 该控制单元解析该驱动信号的一驱动电压为2η次开关数，以于一预定时段内开关2η次； 该开关策略解调单元依据该驱动信号的该驱动电压，且该驱动电压将该驱动波型转换为一开关信号，该开关信号组成一开关信号数组； 储存该开关信号于该存储单元； 该移位单元复制该存储单元的该开关信号，开始播放该开关信号至一驱动单元； 该计数单元累积该移位单元移动次数达2η次时，该计数单元传送一结束指令至该控制单元；以及 该控制单元接收该结束指令后，根据需求进行调整。
2.如权利要求1所述的方法，其特征为其中该移位单元移动次数达2η次时，该驱动系统产生一次喷墨头驱动波型。
3.如权利要求1所述的方法，其特征为其中该控制单元分解该驱动波型为数个区段，并传送一状态播放指令至该移位单元，该控制单元接收该计数单元的一结束指令与一开关状态更新信号。
4.如权利要求3所述的方法，其特征为其中该存储单元存储该控制单元所传送的该开关状态更新信号，并依据该计数单元以更新该开关信号。
5.如权利要求1所述的方法，其特征为其中该移位单元接收该存储单元的内容，并根据该存储单元的长度，进行长度的移位动作，该计数单元依据该存储单元的长度，以比对该移位单元的移位次数，当该移位单元作一特定数目的移位次数，则该计数单元传送该开关状态更新信号至该控制单元。
6.如权利要求1所述的方法，其特征为其中该控制单元包括:模糊控制器、比例、微分、积分控制器、倒传递网络、或神经网络控制器的一者。
7.如权利要求1所述的方法，其特征为其中该控制单元分割该驱动信号为η个区段时产生一分割信息，该分割信息传送至该开关策略解调单元。
8.如权利要求1所述的方法，其特征为其中该开关策略解调单元对该驱动波型的各波段进行开关责任周期解调，以随机运算方式排列成开关信号，并储存于该存储单元。
9.如权利要求8所述的方法，其特征为其中该开关策略解调单元经由神经网络控制器、传递网络控制器、比例控制器、模糊控制器、或随机控制器其中的一控制器所组成的转换元。
10.如权利要求1所述的方法，其特征为其中该存储单元储存该驱动波型、开关信号、读取波形状态、读取开关信号。
11.如权利要求1所述 的方法，其特征为: 执行初始化设定，以设定任意驱动波型，或接收外部所设定的任意波型数据； 执行转换程序，以将该驱动波型转换为开关信号，其中，于执行转换程序时，由该存储单元读出该驱动波型，并于该控制单元进行该开关信号的转换程序，写入结果于该存储单J Li ο
12.如权利要求11所述的方法，其特征为其中在最小充、放电时间内，该驱动信号的最小电压值决定于该开关信号的开关次数。
13.如权利要求12所述的方法，其特征为其中在最小充电时间内，以有限分辨率，以组成最小电压值的充电效应。
14.如权利要求12所述的方法，其特征为其中在最小放电时间内，以有限分辨率，以组成最小电压值的放电效应。
15.如权利要求11所述的方法，其特征为更包含以该驱动信号的总谐波失真率、信号噪声比、频率响应、频谱参数，回馈修正以改善该驱动波型。
16.如权利要求11所述的方法，其特征为更包含依据一感测单元的一参数，进行开关切换变更。
17.如权利要求11所述的方法，其特征为更包含依据该驱动波型总谐波失真率进行开关切换变更。
18.如权利要求11所述的方法，其特征为更包含依据一负载单元的驱动状态，进行开关切换变更。
19.如权利要求11所述的方法，其特征为更包含依据一感测单元的一参数，进行开关切换变更。
20.如权利要求19所述的方法，其特征为其中该感测单元包含电荷耦合组件、模拟/数 字转换器、或数字信号处理器。
【文档编号】B41J29/393GK103802507SQ201210529834
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年12月11日 优先权日:2012年11月2日
【发明者】胡竹生, 饶宪堂 申请人:财团法人交大思源基金会