本發明涉及流體控制閥、流體控制裝置和驅動電路。

背景技術：

1、例如，在半導體制造工藝中，由質量流量控制器控制向腔室內供給的氣體的流量。該質量流量控制器具備流體控制閥和流量傳感器，該流體控制閥具備例如壓電致動器。而且，為了減小流量傳感器的測定流量與設定流量的偏差，而控制施加于壓電致動器的電壓。

2、然而，在壓電致動器從被施加電壓而伸長的狀態開始收縮的情況下，需要使儲存于壓電致動器的電荷放電。以往，從壓電致動器放電的電荷例如在驅動電路中的電阻中以熱量而被消耗。

3、近年，存在如ald工藝那樣地高速高頻地反復進行氣體的供給和停止的情況，在這種情況下，需要高速開閉流體控制閥。于是，壓電致動器的放電機會增多，在驅動電路中的熱損失增加，能效變差。

4、因此，如專利文獻1所示，考慮利用在壓電致動器的放電時向電源側回收電荷(能量)的雙向電源電路(回掃變壓器)的技術方案。在該雙向電源電路中，動作模式在向次級側的輸出(壓電致動器的充電時)和向初級側的回收(壓電致動器的放電時)之間變更。具體地說，在充電時，只將充電開關接通斷開，從而對壓電致動器充電，在放電時，只將放電開關接通斷開，從而從壓電致動器放電。

5、但是，在想控制為恒定電壓的情況下或在想控制在微小的電壓范圍的情況下，需要一邊在充電模式和放電模式之間切換動作模式一邊進行控制，因此雙向電源電路的控制變得復雜，在某些情況下，存在輸出電壓振蕩的可能性。

6、現有技術文獻

7、專利文獻1：日本特開2020-201630號公報

技術實現思路

1、因此，本發明是為了解決上述的問題而提出的，其課題在于在壓電致動器的充電時和放電時不切換動作模式而精度良好地控制壓電致動器的輸出電壓。

2、即，本發明的流體控制閥包括壓電致動器和連接于該壓電致動器的驅動電路，所述流體控制閥的特征在于，包括：回掃變壓器，初級線圈連接于直流電源，次級線圈連接于所述壓電致動器；充電開關，連接于所述初級線圈，為了對所述壓電致動器充電而接通斷開；放電開關，連接于所述次級線圈，為了使所述壓電致動器放電而接通斷開；回收電容器，連接于所述初級線圈，回收所述壓電致動器的放電能量；以及開關控制部，控制所述充電開關和所述放電開關的接通斷開動作，所述開關控制部通過控制所述充電開關和所述放電開關的接通斷開動作，使所述壓電致動器的充電和放電反復進行，從而控制所述壓電致動器的施加電壓。

3、按照這樣的流體控制閥，使壓電致動器的充電和放電反復進行，從而控制壓電致動器的施加電壓，所以能夠在壓電致動器的充電時和放電時不切換動作模式而精度良好地控制壓電致動器的輸出電壓。尤其是，在本發明中，在將壓電致動器控制為恒定電壓或預定的微小電壓范圍的情況下，由于不必在壓電致動器的充電時和放電時切換動作模式，所以能夠精度良好地控制壓電致動器的輸出電壓。

4、作為具體實施方式，優選的是，所述開關控制部通過反復進行由所述充電開關的一次接通斷開動作和所述放電開關的一次接通斷開動作構成的循環，使所述壓電致動器的充電和放電反復進行。

5、作為具體實施方式，優選的是，所述開關控制部通過控制所述充電開關和所述放電開關的接通斷開動作，控制所述壓電致動器的一次充電的充電能量與一次放電的放電能量之比，從而控制所述壓電致動器的施加電壓。

6、作為控制壓電致動器的一次充電的充電能量與一次放電的放電能量之比的具體實施方式，如果流入所述充電開關的初級側開關電流值到達預定的初級側峰值電流值，則所述開關控制部將所述充電開關從接通切換為斷開，如果流入所述放電開關的次級側開關電流值到達預定的次級側峰值電流值，則所述開關控制部將所述放電開關從接通切換為斷開，所述開關控制部通過控制所述初級側峰值電流值與所述次級側峰值電流值之比，控制所述壓電致動器的一次充電的充電能量與一次放電的放電能量之比。

7、作為控制初級側峰值電流值與次級側峰值電流值之比的具體實施方式，優選的是，所述開關控制部基于向所述壓電致動器的輸出電壓，控制所述初級側峰值電流值與所述次級側峰值電流值之比。

8、優選的是，所述開關控制部包括：初級側峰值電流設定部，基于向所述壓電致動器的電壓指令和向所述壓電致動器的輸出電壓，設定所述初級側峰值電流值；次級側峰值電流設定部，通過由反轉放大電路將設定的所述初級側峰值電流值反轉放大而設定所述次級側峰值電流值；充電開關驅動部，基于所述初級側峰值電流值和流經所述充電開關的電流值，驅動所述充電開關；以及放電開關驅動部，基于所述次級側峰值電流值和流經所述放電開關的電流值，驅動所述放電開關。

9、優選的是，在所述次級側峰值電流設定部中，通過降低向所述反轉放大電路的非反轉放大端子輸入的基準電位，設定只反復進行所述壓電致動器的充電的循環、反復進行所述壓電致動器的充電和放電的循環、以及只反復進行所述壓電致動器的放電的循環。

10、此外，本發明的流體控制裝置包括：上述的流體控制閥；流體傳感器，測定在流道中流動的流體；以及閥控制部，基于所述流體傳感器的測定值，控制所述流體控制閥。

11、而且，本發明的驅動電路連接于壓電致動器，所述驅動電路的特征在于，包括：回掃變壓器，初級線圈連接于直流電源，次級線圈連接于所述壓電致動器；充電開關，連接于所述初級線圈，為了對所述壓電致動器充電而接通斷開；放電開關，連接于所述次級線圈，為了使所述壓電致動器放電而接通斷開；回收電容器，連接于所述初級線圈，回收所述壓電致動器的放電能量；以及開關控制部，控制所述充電開關和所述放電開關的接通斷開動作，所述開關控制部通過使所述充電開關和所述放電開關的接通斷開動作交互地進行，使所述壓電致動器的充電和放電反復進行，并且通過控制所述壓電致動器的一次充電的充電能量和一次放電的放電能量的大小，從而控制所述壓電致動器的施加電壓。

12、像這樣，根據本發明，能夠在壓電致動器的充電時和放電時不切換動作模式而精度良好地控制壓電致動器的輸出電壓。

技術特征：

1.一種流體控制閥，包括壓電致動器和連接于該壓電致動器的驅動電路，所述流體控制閥的特征在于，

2.根據權利要求1所述的流體控制閥，其特征在于，

3.根據權利要求1或2所述的流體控制閥，其特征在于，

4.根據權利要求3所述的流體控制閥，其特征在于，

5.根據權利要求4所述的流體控制閥，其特征在于，

6.根據權利要求4或5所述的流體控制閥，其特征在于，

7.根據權利要求6所述的流體控制閥，其特征在于，

8.一種流體控制裝置，其特征在于，包括：

9.一種驅動電路，連接于壓電致動器，所述驅動電路的特征在于，包括：

技術總結
本發明提供流體控制閥、流體控制裝置和驅動電路，能夠在壓電致動器的充電時和放電時不切換動作模式而精度良好地控制壓電致動器的輸出電壓，壓電致動器的驅動電路包括：回掃變壓器，初級線圈連接于直流電源，次級線圈連接于壓電致動器；連接于初級線圈的充電開關；連接于次級線圈的放電開關；回收電容器，連接于初級線圈，回收壓電致動器的放電能量；以及開關控制部，控制充電開關和放電開關的接通斷開動作，開關控制部通過控制所述充電開關和所述放電開關的接通斷開動作，使所述壓電致動器的充電和放電反復進行，從而控制所述壓電致動器的施加電壓。

技術研發人員：高倉洋
受保護的技術使用者：株式會社堀場STEC
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24