JPH0513432Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は例えばイオンビーム装置内のビームシ
ヤツタの開閉量を圧電素子の振動により調節する
制御機器等に装備される回路であつて、正負に変
化する電圧を圧電素子に与えて圧電素子を振動さ
せる圧電素子駆動回路に関する。

従来の技術 この種の従来例として第２図ａ，ｂに示す圧電
素子駆動回路がある。

第２図ａに示す回路は、圧電素子８の両側端子
に直流電源１１、可変直流電源１２が夫々接続さ
れた構成となつており、可変直流電源１２の出力
電圧を変化させることにより、正負に変化する電
圧を圧電素子８に与えるようになつている。

第２図ｂに示す回路は、アンプ１３２や出力ト
ランジスタ１３１等から構成されており、アンプ
１３２に入力される信号を変化させることによ
り、出力トランジスタ１３１のエミツタから正負
に変化する電圧を取り出し、この電圧を圧電素子
８の片側端子に与えるようになつている。

考案が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来例による場合、次に述
べる欠点が指摘されている。

第２図ａに示す回路では、圧電素子８の片側端
子を接地できないことから、回路の動作が安定し
ないという欠点がある。また極性が逆である直流
電源１１と可変直流電源１２とが直列に接続され
ていることから、可変直流電源１２の電圧によつ
ては、一方の電源により他方の電源が充電される
ことになり、この点も回路の動作が安定して動作
しない要因となり得る。

第２図ｂに示す回路では、圧電素子８を駆動さ
せるのに100ボルト程度の出力電圧が必要である
ことから、耐圧を考慮した設計をせねばならず、
回路構成が複雑で割高になるという欠点がある。
また出力トランジスタ１３１のコレクタ・エミツ
タ間には電圧損失があるので、第２図ａに示す回
路と比較すると、出力電圧を可変できる範囲が大
きく採れないという欠点もある。

本考案は上記した背景のもとで創作されたもの
であり、その主たる目的とするところは、回路が
安定して動作し、しかも回路構成が簡単で割安な
圧電素子駆動回路を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本考案の圧電素子駆動回路は、入力信号の直流
電圧に比例した交流電圧を発生する第１発振回路
と、この交流出力電圧を絶縁手段を介して直流電
圧に変換する第１整流回路と、第２発振回路から
一定直流電圧を得る第２整流回路と、前記第１整
流回路の基準電位設定端子と前記第２整流回路の
出力端子とを接続し、その接続点の電位を安定さ
せる定電圧素子とを具備したことを特徴としてい
る。

作 用 入力信号が変化すると、第１の発振回路にて生
成された交流出力電圧が変化する。この交流出力
電圧は絶縁手段を介して第１整流回路に導かれ直
流電圧に変換される。

一方、第２発振回路にて生成された交流出力電
圧は第２整流回路に導かれて一定直流電圧に変換
される。

第１整流回路の基準電位設定端子と第２整流回
路の出力端子とは接続されており、この接続点の
電位が定電圧素子により安定化されている。

第１整流回路の出力端子に現れる正負に変化す
る電圧が圧電素子の一端に与えられる。これによ
り、圧電素子が振動する。

実施例 以下、本考案にかかる圧電素子駆動回路の一実
施例を図面を参照して説明する。第１図は実施例
回路の回路図である。

ここに例をあげて説明する実施例回路は、イオ
ンビーム装置内のビームシヤツタ（何れも図外）
の開閉量を圧電素子８の振動により調節する制御
機器に装備されている回路であつて、正負に変化
する電圧Ｖを圧電素子８に与えてこれを振動させ
るような構成となつている。以下、各構成部につ
いて詳しく説明する。

なお、圧電素子８の一端８１は図中示す通り接
地してあり、これを回路の基準電位としている。

図中１は入力信号αの直流電圧に比例した電圧
レベルの交流を生成する第１発振回路である。入
力信号αは、上記制御機器を構成する他の回路
（図外）から導かれている。即ち、第１発振回路
１にて生成された交流は入力信号αに応じて変化
する。

第１発振回路１の出力段には絶縁手段としての
トランス２が接続されている。

トランス２は主として第１発振回路１の基準電
位（回路の基準電位と同じ）と第１整流回路３の
基準電位（出力端子３４の他端の電位）とを分離
するために設けられているもので、絶縁トランス
としての機能を果たす。

トランス２の２次側には次に説明する第１整流
回路３が接続されている。

第１整流回路３は、ダイオード３１とコンデン
サ３２とを接続した回路であつて、第１発振回路
１にて生成され且つトランス２を介して導入され
た交流を直流電圧に変換し、電圧V1を生成する
ようになつている。ここに電圧V1は図中示すよ
うに出力端子の他端３４（クレーム上の基準電位
設定端子に相当する）を基準電位とした場合に、
出力端子の一端３３に現れる電圧をいう。

一方、第１発振回路１とは別に、第２発振回路
５が別個設けられている。第２発振回路５は一定
の電圧レベルの交流を生成し、この交流を第２整
流回路４に出力するようになつている。

第２整流回路４はダイオード４１とコンデンサ
４２とを接続した回路であつて、第１発振回路１
と同様に、第２発振回路５の出力たる交流を直流
電圧に変換して生成するようになつてる。ただ、
第１発振回路１とは異なりダイオード４１の極性
が逆であるので、第２整流回路４の出力端子３４
には、直流電圧（−V2）が現れることになる。

なお、第１発振回路１、トランス２、第１整流
回路３とは別に、第２発振回路５及び第２整流回
路４が設けられているのは、電圧V1とは別に直
流電圧（−V2）を生成するためで、直流電圧
（−V2）を任意に設定するためである。即ち、発
振回路と整流回路との組み合わせにより直流電圧
を生成するようにすれば、発振回路の回路定数を
変える等の簡単な方法により、直流電圧の設定を
任意に変更できる。

第１整流回路３の出力端子の他端３４と第２整
流回路４の出力端子４３とは接続されており、こ
の接続点には、ツエナーダイオードである定電圧
素子７（ツエナ電圧Vz）が接続されている。こ
の圧電素子７により、出力端子４３に現れる直流
電圧（−V2）を一定化して、電圧V1に関係な
く、―V2―＝―Vz―を保つようになつている。

なお、出力端子４３と定電圧素子７との間に
は、定電圧素子７を保護するために抵抗６が設け
られているが、定電圧素子７に流れ得る電流の大
きさによつては省略することもできる。

第２整流回路４の出力端子４３と第１整流回路
３の出力端子の他端３４とが接続されていること
は既に述べたが、これにより、第１整流回路の出
力端子の一端３３にはＶ＝（V1−V2）の電圧が
生ずることになる。この電圧Ｖは後述するが正負
に変化する。

次に、上記のように構成された圧電素子駆動回
路の動作について説明する。

第２整流回路４から出力される直流電圧（−
V2）は一定であるが、第１整流回路３から出力
される電圧V1は入力信号αに応じて変化する。

ここでV1≧―V2―であるときには、電圧Ｖは
正となる一方、V1＜―V2―であるときには、電
圧Ｖは負となる。それ故、圧電素子８に与えられ
る電圧Ｖは、入力信号αに応じて正負に変化し、
これにより圧電素子８が振動して駆動することに
なる。その結果、本実施例では、イオンビーム装
置内のビームシヤツタ（何れも図外）の開閉量が
調節される。

さて、圧電素子８の入力インピーダンスが非常
に高いことから、第１整流回路３の出力端子の一
端３３と圧電素子８との間に流れる電流は非常に
小さい。ところが、何らかの原因で漏れ電流等が
生ずると、これにより電圧Ｖとともに―V2―が
低下する虞れがある。しかし、定電圧素子７の働
きにより―V2―は一定に保たれる。即ち、電圧
Ｖの正負を決定する基準点である―V2―が変動
せず、圧電素子８の一端８１が接地されている点
も考慮に入れると、回路の動作が非常に安定化す
る。

また本実施例回路でも、圧電素子８に与えるべ
き電圧Ｖが高いことから、耐圧を考慮した設計を
行う必要があるものの、回路自体の構成が非常に
簡単であり、しかも高価な出力トランジスタを必
要としないので、全体としてのコストを下げるこ
とができる。更に、コンデンサ３２，４２での電
圧損失が殆どないので、出力電圧を可変できる範
囲も大きく採れるというメリツトもある。

なお、本考案にかかる圧電素子駆動回路は、上
記実施例に限定されず、例えば、定電圧素子とし
て、ZNR等のサージアブゾーバ、バリスタ等を
用いることもできる。

考案の効果 以上、本考案にかかる圧電素子駆動回路は、圧
電素子の片側が接地されている他、圧電素子に印
加すべき交流の正負の基準点となる電圧が定電圧
素子により安定化されているので、回路の動作が
安定化する。圧電素子に印加すべき電圧は高電圧
であり、耐圧を考慮した設計を行う必要があると
はいえ、回路構成が非常に簡単で、高価な出力ト
ランジスタも必要としないことから、全体として
割安となる。出力トランジスタを省略したことか
ら、出力電圧の損失も少なく、出力電圧を可変で
きる範囲も大きくとれるというメリツトもある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を説明するための圧電
素子駆動回路の回路図である。第２図ａ，ｂは従
来回路を説明するための簡略回路図である。 １……第１発振回路、２……トランス、３……
第１整流回路、３３……出力端子の一端、３４…
…出力端子の他端（基準電位設定端子）、５……
第２発振回路、４……第２整流回路、４１……第
２整流回路の出力端子、７……定電圧素子、８…
…圧電素子、８１……圧電素子の一端、８２……
圧電素子の他端、α……入力信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入力信号の直流電圧に比例した交流電圧を発生
   する第１発振回路と、この交流出力電圧を絶縁手
   段を介して直流電圧に変換する第１整流回路と、
   第２発振回路から一定直流電圧を得る第２整流回
   路と、前記第１整流回路の基準電位設定端子と前
   記第２整流回路の出力端子とを接続し、その接続
   点の電位を安定させる定電圧素子とを具備したこ
   とを特徴とする圧電素子駆動回路。