本申請(qǐng)涉及蜂鳴器領(lǐng)域，尤其涉及一種壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路。

背景技術(shù)：

壓電式蜂鳴器是通過壓電效應(yīng)的陶瓷片使金屬片振動(dòng)而發(fā)聲，一般將高壓極壓化后的壓電陶瓷片黏貼于振動(dòng)金屬片上，當(dāng)施加交流電壓后，壓電陶瓷片因壓電效應(yīng)發(fā)生機(jī)械變形，出現(xiàn)伸展或收縮現(xiàn)象，利用此特性使得金屬片振動(dòng)而發(fā)出聲響。壓電式蜂鳴器屬于容性負(fù)載器件，直流阻抗無限大，交流阻抗也較大，驅(qū)動(dòng)時(shí)需要較高的驅(qū)動(dòng)電壓，但驅(qū)動(dòng)電流較小，一般在10mA左右即可。

目前的壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路需要較高的電壓，在低電壓供電的系統(tǒng)中往往需要使用專用的升壓電源芯片和專用的驅(qū)動(dòng)集成芯片。這樣的壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路受集成芯片的限制，輸出的聲音分貝數(shù)低；輸入輸出壓差大，損失功耗大，而且靜態(tài)功耗高，不節(jié)能。這樣的壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路成本較高成本過高，而且在電池供電系統(tǒng)中，嚴(yán)重影響電池壽命，縮短了產(chǎn)品的生命周期，無法在成本敏感、低功耗、電池需較長壽命的報(bào)警器(比如獨(dú)立式煙霧報(bào)警器)中廣泛使用，

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，在低電壓供電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高分貝壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，此驅(qū)動(dòng)電路靜態(tài)功耗低、成本低，可以廣泛使用在電池需較長壽命的報(bào)警器中。

本申請(qǐng)?zhí)峁┑膲弘娛椒澍Q器驅(qū)動(dòng)電路，包括：依次連接的使能控制模塊、穩(wěn)定模塊、振蕩控制模塊和升壓驅(qū)動(dòng)模塊；

所述使能控制模塊包括晶體管Q1和晶體管Q2，所述晶體管Q1的第一電極與所述晶體管Q2控制極相連接，控制極與所述壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連接，用于接收外部使能控制信號(hào)；根據(jù)所述外部使能控制信號(hào)，所述晶體管Q1控制所述晶體管Q2截止或?qū)ǎ?dāng)所述晶體管Q1截止時(shí)，所述晶體管Q2截止，當(dāng)所述晶體管Q1導(dǎo)通時(shí)，所述晶體管Q2導(dǎo)通；

所述穩(wěn)定模塊為所述振蕩控制模塊提供穩(wěn)定的控制信號(hào)，其包括晶體管Q3，所述晶體管Q3的控制極與所述晶體管Q1的第一電極相連接；所述晶體管Q1根據(jù)所述外部使能控制信號(hào)控制所述晶體管Q3截止或?qū)ǎ?dāng)所述晶體管Q1截止時(shí)，所述晶體管Q3導(dǎo)通，當(dāng)所述晶體管Q1導(dǎo)通時(shí)，所述晶體管Q3截止；

所述振蕩控制模塊包括晶體管Q4和電容C1，所述晶體管Q4的控制極與所述晶體管Q2的第一電極和所述晶體管Q3的第一電極相連接；當(dāng)所述晶體管Q2導(dǎo)通時(shí)，所述晶體管Q2控制所述晶體管Q4導(dǎo)通，所述振蕩控制模塊工作，當(dāng)所述晶體管Q3導(dǎo)通時(shí)，所述晶體管Q3控制所述晶體管Q4截止，所述振蕩控制模塊不工作；所述電容C1的一端連接所述穩(wěn)定模塊和所述晶體管Q4的控制極，另一端連接所述升壓驅(qū)動(dòng)模塊；

所述升壓驅(qū)動(dòng)模塊包括變壓器L1和壓電蜂鳴器B1，所述變壓器L1的初級(jí)線圈與所述晶體管Q4的第一電極相連接，所述變壓器L1的次級(jí)線圈與所述壓電蜂鳴器B1第一引腳和第二引腳并聯(lián)；所述電容C1進(jìn)行充電或放電時(shí)，晶體管Q4在導(dǎo)通或截止切換狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)所述振蕩控制模塊控制所述升壓驅(qū)動(dòng)模塊工作，使得所述變壓器L1的初級(jí)線圈不停的振蕩，所述壓電蜂鳴器B1因壓電效應(yīng)發(fā)出蜂鳴聲。

在一些實(shí)施例中，所述壓電蜂鳴器B1的第三引腳還與所述電容C1相連接，將壓電蜂鳴器B1的振蕩反饋信號(hào)輸出至所述電容C1，所述電容C1放電使所述晶體管Q4截止，振蕩反饋信號(hào)BEEP_F為高電平，所述晶體管Q4導(dǎo)通時(shí)，振蕩反饋信號(hào)BEEP_F為低電平，所述電容C1充電。

在一些實(shí)施例中，所述振蕩控制模塊啟動(dòng)時(shí)，所述晶體管Q4第一次導(dǎo)通狀態(tài)，使得所述升壓驅(qū)動(dòng)模塊啟動(dòng)，此時(shí)，振蕩反饋信號(hào)BEEP_F先為低電平，所述電容C1瞬間放電使晶體管Q4截止，所述振蕩反饋信號(hào)BEEP_F變?yōu)楦唠娖剑鲭娙軨1放電結(jié)束后，所述晶體管Q4受所述晶體管Q2的控制變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，所述振蕩反饋信號(hào)BEEP_F再變?yōu)榈碗娖健?/p>

在一些實(shí)施例中，所述穩(wěn)定模塊還包括二極管D1，所述二極管D1與所述晶體管Q3并聯(lián)，為穩(wěn)壓二極管，用于對(duì)振蕩反饋信號(hào)BEEP_F進(jìn)行穩(wěn)壓，保護(hù)所述晶體管Q3。

在一些實(shí)施例中，所述振蕩控制模塊還包括二極管D2，所述二極管D2與所述晶體管Q4并聯(lián)，為穩(wěn)壓二極管，在所述振蕩控制模塊工作時(shí)，對(duì)所述晶體管Q4進(jìn)行保護(hù)。

在一些實(shí)施例中，所述晶體管Q3的第一電極還與所述晶體管Q2的第一電極相連接，當(dāng)所述晶體管Q2導(dǎo)通，處于飽和狀態(tài)時(shí)，為所述穩(wěn)定模塊提供電源。

在一些實(shí)施例中，所述變壓器L1為自耦變壓器。

在一些實(shí)施例中，改變所述變壓器L1的變比設(shè)計(jì)可使次級(jí)線圈得到較高的電動(dòng)勢(shì)，所述壓電蜂鳴器B1發(fā)出高分貝蜂鳴聲。

在一些實(shí)施例中，所述晶體管Q3的工作原理為電壓控制。

在一些實(shí)施例中，所述晶體管Q1、晶體管Q2、晶體管Q3和晶體管Q4包括雙極性晶體管或MOS管。

本申請(qǐng)的有益效果是：本申請(qǐng)?zhí)峁┑膲弘娛椒澍Q器驅(qū)動(dòng)電路由于通過晶體管Q1、晶體管Q2、晶體管Q3和晶體管Q4這些三極管之間巧妙的電路連接來控制壓電蜂鳴器B1發(fā)出或停止發(fā)出蜂鳴聲，在壓電蜂鳴器B1不工作時(shí)，晶體管Q1、晶體管Q2、晶體管Q3和晶體管Q4的電流消耗極低，使得壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路待機(jī)功耗極低，更節(jié)能；另外由于采用自耦變壓器，通過改變變壓器L1的變比設(shè)計(jì)可使次級(jí)線圈得到較高的電動(dòng)勢(shì)，壓電蜂鳴器B1發(fā)出高分貝蜂鳴聲，從而在低電壓供電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了高分貝壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，可以廣泛使用在電池需較長壽命的報(bào)警器中。

附圖說明

圖1為本申請(qǐng)?zhí)峁┑膲弘娛椒澍Q器驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：

請(qǐng)參考圖1和圖2，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，該壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路包括依次連接的使能控制模塊1、穩(wěn)定模塊2、振蕩控制模塊3和升壓驅(qū)動(dòng)模塊4。

使能控制模塊1包括晶體管Q1、晶體管Q2以及起限流作用的電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4和電阻R5，晶體管Q1和晶體管Q2為雙極性晶體管。電阻R1連接于壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路的輸入端EN與晶體管Q1基極B之間，晶體管Q1通過電阻R1接收外部使能控制信號(hào)。電阻R2連接于晶體管Q1發(fā)射極E與晶體管Q1基極B之間，其中，晶體管Q1發(fā)射極E接地。電阻R3與晶體管Q1集電極C相連接，晶體管Q1通過電阻R3與穩(wěn)定模塊2相連接。電阻R4連接于晶體管Q1集電極C與晶體管Q2基極B之間，根據(jù)外部使能控制信號(hào)，晶體管Q1通過電阻R2控制晶體管Q2截止或?qū)?，?dāng)晶體管Q1截止時(shí)，晶體管Q2截止；當(dāng)晶體管Q1導(dǎo)通時(shí)，晶體管Q2導(dǎo)通。電阻R5連接于晶體管Q2發(fā)射極E與晶體管Q2集電極C之間，晶體管Q2發(fā)射極E接電源VCC，晶體管Q2集電極C還與穩(wěn)定模塊2相連接，當(dāng)晶體管Q2導(dǎo)通，處于飽和狀態(tài)時(shí)，為穩(wěn)定模塊2提供電源。

穩(wěn)定模塊2包括晶體管Q3、起限流作用的電阻R6和穩(wěn)壓二極管D1。晶體管Q3為NMOS管，晶體管Q3刪極G通過電阻R3與晶體管Q1集電極C相連接，晶體管Q1根據(jù)外部使能控制信號(hào)控制晶體管Q3截止或?qū)?，?dāng)晶體管Q1截止時(shí)，晶體管Q3導(dǎo)通，當(dāng)晶體管Q1導(dǎo)通時(shí)，晶體管Q3截止；晶體管Q3漏極D與電阻R6相連接；晶體管Q3源極S接地。其中，電阻R6的一端連接晶體管Q2，另一端連接晶體管Q3和振蕩控制模塊3，使得晶體管Q3的漏極D與振蕩控制模塊3相連接。因此，晶體管Q2通過電阻R6控制晶體管Q3的漏極D，當(dāng)晶體管Q2導(dǎo)通時(shí)，晶體管Q3的漏極D為高電平；通過晶體管Q3的漏極D，穩(wěn)定模塊2為振蕩控制模塊3提供穩(wěn)定的控制信號(hào)。穩(wěn)壓二極管D1與晶體管Q3的漏極D和源極S并聯(lián)，用于對(duì)振蕩反饋信號(hào)BEEP_F進(jìn)行穩(wěn)壓，保護(hù)晶體管Q3。

振蕩控制模塊3包括晶體管Q4、電容C1、起限流作用的電阻R7和穩(wěn)壓二極管D2。晶體管Q4為NMOS管，晶體管Q4的柵極G分別與晶體管Q3的漏極D、上述電阻R6另一端和電容C1相連接，當(dāng)晶體管Q2導(dǎo)通時(shí)，晶體管Q2通過電阻R6控制晶體管Q4導(dǎo)通，振蕩控制模塊3工作，當(dāng)晶體管Q3導(dǎo)通時(shí)，即晶體管Q3的漏極D輸出穩(wěn)定的低電平，從而使得晶體管Q4截止，振蕩控制模塊3不工作；晶體管Q4的源極S接地；晶體管Q4的漏極D與升壓驅(qū)動(dòng)模塊4相連接，控制升壓驅(qū)動(dòng)模塊4工作。電阻R7兩端分別連接電容C1和電源VCC。穩(wěn)壓二極管D2與晶體管Q4的漏極D和源極S并聯(lián)，在振蕩控制模塊3工作時(shí)，對(duì)晶體管Q4進(jìn)行保護(hù)。電容C1的一端連接穩(wěn)定模塊2和晶體管Q4，另一端連接電阻R7和升壓驅(qū)動(dòng)模塊4，接收來自升壓驅(qū)動(dòng)模塊4的振蕩反饋信號(hào)BEEP_F。

升壓驅(qū)動(dòng)模塊4由振蕩控制模塊3控制，包括變壓器L1和壓電蜂鳴器B1。變壓器L1的初級(jí)線圈與晶體管Q4和電源VCC相連接，變壓器L1的次級(jí)線圈與壓電蜂鳴器B1第一引腳M和第二引腳S并聯(lián)，當(dāng)晶體管Q4導(dǎo)通時(shí)，將控制升壓驅(qū)動(dòng)模塊4開始工作，從而使變壓器L1的初級(jí)線圈振蕩，壓電蜂鳴器B1因壓電效應(yīng)發(fā)出蜂鳴聲。壓電蜂鳴器B1的第三引腳F還與電容C1相連接，將壓電蜂鳴器B1的振蕩反饋信號(hào)輸出至電容C1。變壓器L1為自耦變壓器(三端電感)，改變變壓器L1的變比設(shè)計(jì)可使次級(jí)線圈得到較高的電動(dòng)勢(shì)，從而使壓電蜂鳴器B1發(fā)出高分貝蜂鳴聲。

電容C1放電使晶體管Q4截止，振蕩反饋信號(hào)BEEP_F為高電平；晶體管Q4導(dǎo)通時(shí)，振蕩反饋信號(hào)BEEP_F為低電平，電容C1充電。電容C1進(jìn)行充電或放電，振蕩控制模塊3控制升壓驅(qū)動(dòng)模塊4工作，使得變壓器L1的初級(jí)線圈不停的振蕩，壓電蜂鳴器B1因壓電效應(yīng)發(fā)出高分貝蜂鳴聲。

根據(jù)上述壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)需要壓電蜂鳴器B1發(fā)出蜂鳴聲時(shí)，其控制過程為：

(1)晶體管Q1基極B從輸入端EN接收外部使能控制信號(hào)，變?yōu)楦唠娖剑w管Q1導(dǎo)通，晶體管Q1集電極C為低電平，晶體管Q2基極B為低電平，使得晶體管Q2導(dǎo)通，晶體管Q2集電極C為高電平；

(2)晶體管Q1集電極C為低電平，NMOS管Q3柵極G為低電平，NMOS管Q3截止；

(3)晶體管Q2集電極C為高電平，NMOS管Q3漏極D為高電平，使得NMOS管Q4柵極G為高電平，NMOS管Q4導(dǎo)通，振蕩控制模塊3啟動(dòng)；

(4)NMOS管Q4第一次導(dǎo)通，使得升壓驅(qū)動(dòng)模塊4啟動(dòng)，使得壓電蜂鳴器B1發(fā)出高分貝蜂鳴聲。

需指出的是，在晶體管Q4第一次導(dǎo)通使得升壓驅(qū)動(dòng)模塊4啟動(dòng)時(shí)，振蕩反饋信號(hào)BEEP_F先為低電平，電容C1瞬間放電使晶體管Q4變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，振蕩反饋信號(hào)BEEP_F變?yōu)楦唠娖?，電容C1放電結(jié)束后，晶體管Q4受晶體管Q2的控制再變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，振蕩反饋信號(hào)BEEP_F再變?yōu)榈碗娖健?/p>

振蕩控制模塊3啟動(dòng)后，電容C1的充放電時(shí)，NMOS管Q4在導(dǎo)通或截止切換狀態(tài)，從而使變壓器L1的初級(jí)線圈的不停的振蕩，壓電蜂鳴器B1發(fā)出持續(xù)的高分貝蜂鳴聲。

根據(jù)上述壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)需要壓電蜂鳴器B1停止發(fā)出蜂鳴聲時(shí)，其控制過程為：

(1)晶體管Q1基極B從輸入端EN接收外部使能控制信號(hào)，變?yōu)榈碗娖?，晶體管Q1截止，晶體管Q1集電極C為高電平，晶體管Q2基極B為高電平，使得晶體管Q2截止；

(2)晶體管Q1集電極C為高電平，NMOS管Q3柵極G為高電平，NMOS管Q3導(dǎo)通，NMOS管Q3漏極D為穩(wěn)定的低電平；

(3)NMOS管Q3漏極D為穩(wěn)定的低電平，使得NMOS管Q4柵極G也為穩(wěn)定的低電平，NMOS管Q4截止，振蕩控制模塊3停止工作；

(4)振蕩控制模塊3停止工作，使得升壓驅(qū)動(dòng)模塊4也停止工作，壓電蜂鳴器B1停止發(fā)出蜂鳴聲。

在壓電蜂鳴器B1不發(fā)出蜂鳴聲時(shí)，晶體管Q1、晶體管Q2和NMOS管Q4這些三極管均為截止，使能控制模塊1、振蕩控制模塊2和升壓驅(qū)動(dòng)模塊4幾乎沒有電流消耗；穩(wěn)定模塊3的NMOS管Q3盡管處于導(dǎo)通狀態(tài)，但是NMOS管Q3的工作原理是電壓控制，所以穩(wěn)定模塊3也幾乎沒有電流消耗，而且由于穩(wěn)定模塊2采用NMOS管控制，靜態(tài)功耗低，因此，本申請(qǐng)的壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路具有極低的待機(jī)功耗。

實(shí)施例二：

實(shí)施例一中的晶體管Q1、晶體管Q2可以替換為相同工作原理的其他晶體管，比如MOS管。

實(shí)施例三：

實(shí)施例一中的晶體管Q3、晶體管Q4可以替換為相同工作原理的其他晶體，管，比如雙極性晶體管。

實(shí)施例四：

在不考慮體積、成本、效率的前提下，實(shí)施例一中的變壓器L1可以替換為普通的變壓器。

由于本申請(qǐng)?zhí)峁┑膲弘娛椒澍Q器驅(qū)動(dòng)電路巧妙的電路連接可實(shí)現(xiàn)：在晶體管Q1導(dǎo)通時(shí)，控制晶體管Q2導(dǎo)通和晶體管Q3截止，晶體管Q2導(dǎo)通控制晶體管Q4導(dǎo)通，振蕩控制模塊工作；振蕩控制模塊工作后，電容C1的充放電時(shí)，晶體管Q4在導(dǎo)通或截止切換狀態(tài)，從而使變壓器L1的初級(jí)線圈的不停的振蕩，壓電蜂鳴器B1發(fā)出持續(xù)的高分貝蜂鳴聲；晶體管Q1截止，控制晶體管Q2截止和晶體管Q3導(dǎo)通，晶體管Q3導(dǎo)通，晶體管Q3漏極D輸出穩(wěn)定的低電平，使得NMOS管Q4柵極G也為穩(wěn)定的低電平，控制NMOS管Q4截止，振蕩控制模塊停止工作，再使得升壓驅(qū)動(dòng)模塊4也停止工作，壓電蜂鳴器B1停止發(fā)出蜂鳴聲。

綜上所述，本申請(qǐng)?zhí)峁┑膲弘娛椒澍Q器驅(qū)動(dòng)電路由于通過晶體管Q1、晶體管Q2、晶體管Q3和晶體管Q4這些三極管之間巧妙的電路連接來控制壓電蜂鳴器B1發(fā)出或停止發(fā)出蜂鳴聲，在壓電蜂鳴器B1不工作時(shí)，晶體管Q1、晶體管Q2、晶體管Q3和晶體管Q4的電流消耗極低，使得壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路待機(jī)功耗極低，更節(jié)能；另外由于采用自耦變壓器，通過改變變壓器L1的變比設(shè)計(jì)可使次級(jí)線圈得到較高的電動(dòng)勢(shì)，壓電蜂鳴器B1發(fā)出高分貝蜂鳴聲，從而在低電壓供電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了高分貝壓電式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，可以廣泛使用在電池需較長壽命的報(bào)警器中。

本申請(qǐng)實(shí)施例中使用的晶體管可以是任何結(jié)構(gòu)的晶體管，如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET，F(xiàn)ield Effect Transistor)，或者雙極型晶體管(BJT，Bipolar Junction Transistor)。當(dāng)晶體管為FET時(shí)，控制極指柵極，第一電極指漏極，第二電極指源極；當(dāng)晶體管為BJT時(shí)，控制極指基極，第一電極指集電極，第二電極指發(fā)射極。當(dāng)晶體管作為開關(guān)使用時(shí)，其漏極和源極可以根據(jù)實(shí)際使用的晶體管類型(例如P型或N型)進(jìn)行互換。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本申請(qǐng)所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本申請(qǐng)的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請(qǐng)發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換。