致動器驅動系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型一般地涉及驅動用于要求外加電壓差的電化學栗或其它致動器系統(tǒng) 的操作的驅動電路。具體地，本實用新型涉及一種基于H橋電路的驅動電路，其中，H橋電路 的一部分在致動器之間被共享并由微控制器控制，從而減少了電路元件的所需數(shù)目。
【背景技術】
[0002] 常規(guī)致動器響應于外加電位進行操作以執(zhí)行諸如閥操作或栗操作之類的某些機 械操作?？梢杂猛饧与妷杭霸谇跋蚝头聪蚍较蛏贤ㄟ^致動器的驅動電流來改變致動器的狀 態(tài)。此類雙向電流流動是正常操作所必需的。如圖1A中所示，一個此類致動器可以是響應于 外加電位而操作的電化學栗致動器。
[0003] 如圖1A中所示，電化學栗式致動器可以包括在其中包含至少三個室的外殼，其中， 第一和第二室包含栗送流體，并且第三室包含將被從第三室的出口栗送的物質(zhì)。在操作中， 使用外加電壓+V來使栗送流體通過室一和二之間的選擇性薄膜從室一移動至室二，從而通 過室二和三之間的膨脹式隔膜的膨脹而在室三上施加壓力。然后如圖1A中的箭頭所指示的 那樣迫使或栗送室三的內(nèi)含物從室三通過出口。然后使用外加電位的反向-V來使栗送流體 從室二到室一移動反向，從而通過膨脹式隔膜的反向移動而在室三中產(chǎn)生降低的壓力。內(nèi) 含物然后被抽到室三中并重復該過程。在美國專利號7，718，047;美國專利號8，187，441;以 及美國專利號8,343，324中可以找到示例性電化學栗的更多細節(jié)，所有該專利的全部內(nèi)容 被通過引用結合到本文中。
[0004] 此類栗送操作需要許多閥，并且此類閥的操作必須與栗送操作一致。例如，可以提 供進口閥以允許來自源的內(nèi)含物進入室三。然后可以將進口閥閉合并將出口閥打開且對 栗進行致動以允許栗送的內(nèi)含物從室三到達目的地。然后可以將出口閥閉合并將進口閥打 開且將栗去激活以允許來自源的內(nèi)含物進入室三。然后將進口閥閉合并再次地將出口閥打 開且對栗進行致動以允許栗送的內(nèi)含物從室三到達目的地?？梢愿鶕?jù)需要重復該操作以使 用電化學栗致動器來栗送內(nèi)含物。
[0005] 可以用外加電壓及在前向和反向方向上通過致動器的驅動電流來改變閥和栗的 狀態(tài)。用于這樣做的一個此類方法是使用標準H橋驅動電路。如圖1B中所示，標準的H橋驅動 電路可以由兩個半橋組成，并用來控制單個被驅動設備D。此類電路允許施加電壓Vin在任 一方向上跨被驅動設備D。術語"H橋"來源于此類電路的圖形表示，其通常包括四個開關。當 開關S1和S4被閉合且開關S2和S3打開時，可以跨驅動負載D施加正電壓。通過打開S1和S4并 閉合開關S2和S3,使得電壓反向跨設備負載D?？梢詫⒋祟惓Ｒ?guī)H橋驅動電路構造為集成電 路，或者由分立部件構成。
[0006] 然而，在某些應用中，系統(tǒng)的總體設計是非常受空間和成本約束的，并且減少部件 的總體數(shù)目的任何機會都是有幫助的。因此，需要提供使得以與常規(guī)H橋驅動電路相關聯(lián)但 減少驅動電路的所需空間和成本的方式執(zhí)行的驅動電路。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本實用新型的目的是基本上解決上述及其它問題，并提供用于要求外加電壓差的 電化學栗或其它致動器系統(tǒng)的操作的高級、改進以及新型驅動電路。
[0008] 本實用新型的另一目的是提供用于要求外加電壓差的電化學栗或其它致動器系 統(tǒng)的操作的驅動電路，其要求較少部件以進行操作，從而減少功率消耗和總體部件以實現(xiàn) 故障緩解和成本降低。
[0009] 本實用新型的另一目的是提供用于要求外加電壓差的電化學栗或其它致動器系 統(tǒng)的操作的驅動電路，其要求減少的部件以進行操作，從而減少用于操作的所需空間。
[0010] 這些及其它目的基本上是通過提供用于外加電壓差的電化學栗或其它致動器系 統(tǒng)的操作的驅動電路實現(xiàn)的，其中在任何給定時間僅一個致動器需要操作。由于在任何給 定時間僅一個致動器需要操作，所以可以提供基于H橋驅動電路的驅動電路并由微控制器 來控制，其中，電路的一部分在致動器之間被共享，從而減少了電路元件的所需數(shù)目。
[0011] 根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種致動器驅動系統(tǒng)，包括:栗致動器；多個閥 致動器;專用半橋驅動電路，用于所述栗致動器和多個閥致動器中的每一個；以及公共半橋 驅動電路，用于全部的所述栗致動器和多個閥致動器，其中，用于全部的所述栗致動器和多 個閥致動器的所述公共半橋電路進行操作，以便與用于所述栗致動器和多個閥致動器中的 每一個的所述專用半橋驅動電路合作以驅動所述栗致動器和多個閥致動器中的一個。
[0012] 在一個實施例中，所述致動器驅動系統(tǒng)還包括公共電流感測電路，用于全部的所 述栗致動器和多個閥致動器，其中，所述公共電流感測電路感測所述栗致動器和閥致動器 中的被驅動的一個的電流。
[0013] 在一個實施例中，所述公共電流感測電路被電耦合在所述專用半橋驅動電路中的 每一個與系統(tǒng)接地之間；以及所述公共電流感測電路被電耦合在所述公共半橋驅動電路與 所述系統(tǒng)接地之間。
[0014] 在一個實施例中，所述栗致動器被電耦合在第一專用半橋驅動電路與所述公共半 橋驅動電路之間。
[0015] 在一個實施例中，所述第一專用半橋驅動電路和所述公共半橋驅動電路被配置成 將電壓源和系統(tǒng)接地選擇性地切換到所述栗致動器。
[0016] 在一個實施例中，所述多個閥致動器中的一個被電耦合在第二專用半橋驅動電路 與所述公共半橋驅動電路之間。
[0017] 在一個實施例中，所述第二專用半橋驅動電路和所述公共半橋驅動電路被配置成 將電壓源和系統(tǒng)接地選擇性地切換到所述閥致動器。
[0018] 在一個實施例中，所述多個閥致動器中的一個被電耦合在第三專用半橋驅動電路 與所述公共半橋驅動電路之間。
[0019] 在一個實施例中，所述第三專用半橋驅動電路和所述公共半橋驅動電路被配置成 將電壓源和系統(tǒng)接地選擇性地切換到所述閥致動器。
[0020] 在一個實施例中，每個所述半橋驅動電路包括P溝道場效應晶體管(PFET)和n溝道 場效應晶體管(NFET)。
[0021] 在一個實施例中，每個所述半橋驅動電路包括第一和第二n溝道場效應晶體管 (M^ET)。
[0022] 在一個實施例中，所述栗致動器包括電化學栗式致動器。
[0023] 在一個實施例中，所述致動器驅動系統(tǒng)還包括微控制器，被電耦合到所述電流感 測電路和每個所述半橋驅動電路以選擇性地控制所述半橋驅動電路以便驅動所述栗致動 器和閥致動器中的一個，以及所述微控制器被配置成響應于電流感測電路輸出來確定由所 述栗致動器傳遞的體積。
[0024] 根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供一種致動器驅動系統(tǒng)，包括：多個致動器；用 于每個所述致動器的專用半橋驅動電路；以及用于所有所述致動器的公共半橋驅動電路， 其中，用于所有所述致動器的所述公共半橋驅動電路進行操作以與用于每個所述致動器的 所述專用半橋驅動電路合作來驅動所述致動器中的一個。
[0025] 在一個實施例中，所述的致動器驅動系統(tǒng)還包括用于所有所述致動器的公共電流 感測電路，其中，所述公共電流感測電路感測被驅動致動器的電流。
[0026] 在一個實施例中，所述公共電流感測電路被電耦合在每個所述專用半橋驅動電路 與系統(tǒng)接地之間；以及所述公共電流感測電路被電耦合在所述公共半橋驅動電路與所述系 統(tǒng)接地之間。
[0027] 在一個實施例中，所述多個致動器中的每一個被電耦合在單個專用半橋驅動電路 與所述公共半橋驅動電路之間，以及其中，所述多個專用半橋驅動電路中的每一個被電耦 合到所述多個致動器中的單個致動器。
[0028] 在一個實施例中，所述第一專用半橋驅動電路和所述公共半橋驅動電路被配置成 將電壓源和系統(tǒng)接地選擇性地切換到所述致動器。
[0029]在一個實施例中，每個所述半橋驅動電路包括p溝道場效應晶體管(PFET)和n溝道 場效應晶體管(NFET)。
[0030]在一個實施例中，每個所述半橋驅動電路包括第一和第二n溝道場效應晶體管 (M^ET)。
[0031 ]在一個實施例中，所述致動器驅動系統(tǒng)還包括微控制器，被電耦合到所述電流感 測電路和每個所述半橋驅動電路以選擇性地控制所述半橋驅動電路以便驅動所述多個致 動器中的一個，以及所述微控制器被配置成響應于電流感測電路輸出來確定由所述驅動系 統(tǒng)傳遞的體積。
【附圖說明】
[0032]在結合附圖來閱讀以下詳細描述時將更容易認識到本實用新型的示例性實施例 的各種目的、優(yōu)點和新型特征，在所述附圖中：
[0033]圖1A是電化學栗的說明圖；
[0034]圖113是11橋驅動電路的說明圖；
[0035] 圖2是根據(jù)本實用新型的實施例的用于電化學栗的示例性驅動電路的框圖；
[0036] 圖3A是根據(jù)本實用新型的實施例的用于圖4的示例性驅動電路的真值表；
[0037] 圖3B是根據(jù)本實用新型的實施例的用于另一示例性驅動電路的真值表;以及
[0038] 圖4是根據(jù)本實用新型的實施例的圖2的驅動電路的實施例的示意圖。
[0039] 遍及附圖，相同的參考標號將被理解成指代相同的零件、部件和結構。
【具體實施方式】
[0040] 下面描述了本實用新型的示例性實施例，提供了控制要求外加電壓差的電化學栗 或其它致動器系統(tǒng)的新型裝置，其中，在任何給定時間僅一個致動器需要操作。由于在任 何給定時間僅一個致動器需要操作，所以基于H橋驅動電路的驅動電路可以被提供并由微 控制器來控制，其中，電路的一部分在致動器之間被共享，從而減少了電路元件的所需數(shù) 目。
[0041] 本實用新型的實施例針對一種電化學致動器驅動系統(tǒng)和方法，其與其中所有致動 器驅動通道分離的配置相比用較少的電子部件來提供電化學栗系統(tǒng)的全面控制。本實用新 型的示例性架構包括三個電化學致動器，包括兩個閥致動器以及一個栗致動器。由于在任 何給定時間僅一個致動器需要操作，所以基于半橋驅動電路的驅動電路可以被提供并由微 控制器來控制，其中，電路的一部分在致動器之間被共享。在這樣做時，系