用于操控压电驱动单元的方法与流程

本发明涉及一种用于操控压电驱动单元的方法。附加地，本发明涉及一种用于操控压电驱动单元的电路装置和一种微机械振动系统。

背景技术：

1、已知用于微镜的压电驱动器。通常，薄的pzt层在此被施加在硅元件上。通过向薄层施加电压，该层的厚度和其横向延伸尺度发生改变。与在温度影响下的双金属类似，由硅和pzt组成的总系统在电压下弯曲，这被用于驱动镜。在这样的压电驱动中，电压信号周期性交替地处于正的和负的电压范围中并且矫顽场相对较小的双极驱动是非期望的，因为这导致转换器的运动频率加倍。

2、为了产生单极驱动，在文献ep3220183al中描述一种驱动器，在所述驱动器中借助周期性信号操控压电元件，并且控制回路注意该信号的最小值永不低于0伏。

技术实现思路

1、在此基础上，本发明所基于的任务是，开发一种简化的用于操控压电驱动单元的方法。

2、为了解决该任务，提出一种根据权利要求1的用于操控压电驱动单元的方法。此外，提出一种根据权利要求14的用于操控压电驱动单元的电路装置和一种根据权利要求18的微机械振动系统。

3、在用于驱动压电驱动单元的方法中，首先向压电驱动单元的第一压电元件的第一电极施加第一操控信号。第一电极尤其涉及第一压电元件的第一上电极。此外，向压电驱动单元第一压电元件的第二电极施加第二操控信号。第二电极尤其涉及压电元件的第二下电极。第一和第二电极彼此相对布置并且通过施加对应的电压在两个电极之间建立电场。第一操控信号构造为尤其连续的、正的第一电压信号。第二操控信号相反构造为恒定的第二电压信号。第一操控信号始终大于第二操控信号。这意味着，第一电压信号的值一直大于第二电压信号的值。在此，不是从各个电压信号的量值出发，而可以存在负的操控信号或电压信号。如此例如应将连续地在0.5伏特和1.5伏特之间延伸的周期性第一电压信号视为比恒定地在-3伏特延伸的恒定的第二电压信号更大的操控信号。操控信号也可以称为驱动信号。通过所描述的操控方法产生压电驱动单元的单极驱动。在此，优点是材料的极化不在每个周期反转。这种极性转换能够导致材料特性恶化和增加能耗。此外，可以通过所描述的对第一和第二电极的不同操控简单地调设压电元件的两个电极之间电场的大小，并且因此简单地调设所限定的工作点。为了避免在小电场和因此小电压的范围中的滞后行为的效应(滞后始终意味着行为与先前历史相关)，更愿意让压电材料在限定的工作点上运行，在所述工作点处，限定的电场在滞后上方并且驱动器以较小的振幅围绕电场运行。压电系数e31取决于工作点。对于合适的工作点，对于每个磁场获得更多的横向延伸尺度。

4、优选地，第一操控信号借助asic(application specific integrated circuit，专用集成电路)产生。asic在低的电压下运行。通过该操控方法能够实现，使用asic所能提供的电压，例如3.3v。在该电压范围内生成信号并且向压电元件的第一个电极施加该信号。在此不重要的是，为此使用1和2v之间、2和3v之间或者0和1v之间的范围还是整个范围。因此，不必维持控制所使用的范围的控制回路。对于大的件数而言，asic与分散建立的电路相比是更成本有利的。此外，asic的尺寸也明显小于分散建立的电路。

5、优选地，正的第一电压信号由恒定的、正的第三电压信号和周期性走向的正的第四电压信号组成。优选地，在这种背景下恒定的、正的第三电压信号施加于asic的电压基准点上。因此，asic的电压基准点相对于电路接地被提高。替代于此，恒定的、正的第三电压信号施加于asic的模拟前端。因此，asic的模拟前端的电压基准点相对于电路接地被提高。优选地，恒定的、正的第三电压信号借助第一恒定电压源产生。在此，第一恒定电压源优选集成在asic中。替代于此，第一恒定电压源优选布置在asic外。优选地，第二操控信号恒定为0v，即置于电路接地上。

6、优选地，第二操控信号借助尤其外部的第二恒定电压产生。恒定的第二电压信号在此具有恒定的负电压。第一压电元件的工作点的调设因此能够借助第二恒定电压源实现，所述第二恒定电压源的电位被施加到执行器的第二电极上。这个电位相对于第一操控信号的电位(尤其是asic的接地)是负的。电位的高低可以自由选择，并且按照所期望的工作点调设。因为使用独立于第一操控信号(尤其asic)的恒定电压源，所以该高低也可自由选择。

7、优选地，第一电压信号周期性地走向。优选地，第一电压信号在这种背景下正弦形地走向。替代地，第一电压信号作为被截断的正弦形信号抛物线形地延伸。另外替代地，第一电压信号矩形地延伸。

8、优选地，该方法用于操控微镜的压电驱动单元。在这种背景下，第一压电元件的优选如此操控，使得微镜围绕微镜的第一和/或第二旋转轴线尤其共振地运动。在这种背景下，该方法用于操控具有第一翼片对和第二翼片对的微镜的压电驱动单元。第一压电元件在此构造为具有第一电极和第二电极的第一pzt层。第一pzt层仅布置在第一翼片对上或者替代地布置在第二翼片对上。另外，微镜的压电驱动单元附加地具有第二pzt层作为具有第三电极、尤其是第三上电极和第四电极、尤其是第四下电极的第二压电元件。在此，第一pzt层布置在第一翼片对上，并且第二pzt层布置在第二翼片对上。除了施加于第一压电元件上的第一和第二操控信号之外，附加地向第二pzt层的第三电极施加第三操控信号。此外，向第二pzt层的第四电极施加第四操控信号。第三操控信号在此构造为尤其连续的、正的第五电压信号。第四操控信号相反构造为恒定的第六电压信号。第三操控信号始终大于第四操控信号。因为膨胀曲线pzt仅能够在一个方向上运动，所以翼片在无电压状态下不能够向下挤压。因此，两个翼片优选首选借助基本电压向上弯曲。随后，翼片可以通过减小电压，也从这个新的静止状态向下弯曲。为了使翼片彼此反向地振动，正的第一电压信号和正的第五电压信号在时间上彼此错开地、尤其错开180°地走向。优选地，第一和第五电压信号具有相同频率。

9、本技术的一个另外的主题是用于操控压电驱动单元的电路装置。该电路装置在此具有第一信号产生单元，其用于为压电驱动单元的第一压电元件的第一电极、尤其第一上电极产生第一操控信号。附加地，该电路装置具有第二信号产生单元，其用于为压电驱动单元的第一压电元件的第二电极、尤其第二下电极产生第二操控信号。第一信号产生单元构造为用于如此产生第一操控信号，使得第一操控信号构造为尤其连续的、正的第一电压信号。第二信号产生单元构造用于如此产生第二操控信号，使得第二操控信号构造为恒定的第二电压信号。第一操控信号始终大于第二操控信号。

10、优选地，第一信号产生单元构造为asic。优选地，电路装置在这种背景下附加地包括第三恒定电压源，第三恒定电压源附接到asic上，并且为asic提供恒定的第七电压信号。该恒定的第七个电压信号在此也称为asic的基本电压。asic在内部根据该恒定第七电压信号产生周期性走向的正的第四电压信号。此外，该电路装置附加地包括第一恒定电压源，第一恒定电压源附接到asic上并且产生恒定的、正的第三电压信号。正的第一电压信号在此由第三电压信号和第四电压信号组成。替代地，该电路装置包括用于产生第二操控信号的第二恒定电压源。恒定的第二电压信号在此具有恒定的负电压。

11、本发明的一个另外的主题的是一种具有微镜、压电驱动单元(尤其是微镜的压电驱动单元)以及先前所描述的用于操控压电驱动单元的电路装置的微机械振动系统。