專利名稱：驅(qū)動電路及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動電路，該電路具有一電感器；第一與第二連接點，用來連接一電壓源；開關(guān)裝置，當(dāng)它處于第一狀態(tài)時，能使一電流從第一連接點流經(jīng)電感器，從而對電感器充電使其蓄能，而當(dāng)它處于第二狀態(tài)時，它基本上禁止電流從第一連接點流至電感器。本發(fā)明還涉及該驅(qū)動電路的操作方法。
已有技術(shù)中，用于發(fā)光二極管——LED的驅(qū)動器已是眾所周知。
第一種LED驅(qū)動器包括接至電壓源的電阻、LED和開關(guān)。電阻的第一電極接至LED的正極。LED的負(fù)極接至開關(guān)的第一電極。具有最高正電勢的電壓源電極——“正極”接至電阻的第二電極，而具有最低負(fù)電勢的電壓源電極——“負(fù)極”接至開關(guān)的第二電極。開關(guān)可以是一n型雙極晶體管，其中該晶體管的第一電極是集電極，其第二電極是發(fā)射極。
工作時，當(dāng)開關(guān)閉合時，即通電時，一電流從電壓源的“正極”經(jīng)電阻、LED和開關(guān)流至電壓源的“負(fù)極”。若適當(dāng)選擇電阻的阻值和電壓源的電壓，則LED發(fā)光。當(dāng)LED兩端電壓大于該二極管受到正向偏壓時的閾值電壓時，LED發(fā)光。該電壓稱為VF，約為1～2V。該電阻用來限制電路中的電流?？梢杂美缫浑p極晶體管或一場效應(yīng)管FET來實現(xiàn)該開關(guān)。
第一種LED驅(qū)動器的缺點在于，LED要求一很小的正向電壓以發(fā)光。另外，限流電阻會耗能，造成浪費。當(dāng)電壓源是一電池時，這些缺點變得更顯著，在該電池中，所提供的最大電壓受限，并且存儲于電池中的能量是有限資源。若VF為1.4V，并且導(dǎo)通時集-射極電壓為0.2V的雙極晶體管用作一開關(guān)時，則電壓源的電壓需要大于1.6V(1.4+0.2)。在這種情況下，不可能用提供1.5V電壓的電池。若兩個或更多LED串聯(lián)連接，則這種情況變得更糟。即使電壓源的電壓高得足以使LED發(fā)光，也會在電阻中浪費能量。由于存儲于電池中能量的可用量有限，所以不希望浪費能量。
DE-A-22 55 822中表示出上述問題的第一個解決方案。其中公開了一種驅(qū)動器，它包括接至電壓源的LED、用作開關(guān)的雙極晶體管和電感器。LED與電感器并聯(lián)連接。LED的正極接至一n型雙極晶體管的集電極。具有最高正電勢的電壓源電極——“正極”接至LED的負(fù)極，而具有最低負(fù)電勢的電壓源電極——“負(fù)極”接至雙極晶體管的發(fā)射極。
工作時，該晶體管用作一交替閉合與斷開的開關(guān)。這通過在該晶體管的基極上施加一適當(dāng)信號來實現(xiàn)。在開關(guān)閉合期間，能量存入電感器中。之后，當(dāng)開關(guān)斷開時，所存入的能量通過LED得以釋放。若適當(dāng)選擇電感器的參數(shù)，則LED兩端的正向電壓將達(dá)到閾值電壓VF，LED發(fā)光。然后，再次使開關(guān)閉合以重復(fù)上述程序。應(yīng)指出的是，LED兩端的最大正向電壓可能有一更大的額定值，該額定值大于電壓源所提供電壓的額定值。由此可以用一電壓源驅(qū)動一LED，該電壓源提供額定值小于LED閾值VF的電壓。此外，該方案并不含耗能的限流電阻。
US-A-3,944,854中公開了上述問題的第二個解決方案。其中公開了一種驅(qū)動器，它包括接至電壓源的LED、用作開關(guān)的雙極晶體管和電感器。在這種情況下，LED與開關(guān)并聯(lián)連接。因而該驅(qū)動器的工作類似于以上DE-A-22 55 822中所公開驅(qū)動器的工作。
在US-A-5,313,141中公開了一種電熒光燈——EL燈的驅(qū)動器，該驅(qū)動器包括一開關(guān)電路和一電感器。
在已有技術(shù)中，蜂鳴器的驅(qū)動器眾所周知。
一蜂鳴器包括一電感器和一振動片。工作時，一周期性交變的電勢施加在電感器的兩端，由此在該電感器的附近產(chǎn)生一周期性改變強(qiáng)度的磁場。因磁場強(qiáng)度的這些變化，使實際上與電感器相鄰設(shè)置的振動片振動。振動片的這些振動產(chǎn)生一個聲信號。因而一蜂鳴器的工作類似于一揚聲器的工作。
一種已有技術(shù)的蜂鳴器驅(qū)動器包括接至電壓源的蜂鳴器、晶體管、電阻、二極管和n型雙極晶體管。蜂鳴器的第一電極接至電阻的第一電極和二極管的正極。電阻的第二電極接至晶體管的集電極。具有最大正電勢的電壓源的電極——“正極”接至蜂鳴器的第二電極和二極管的負(fù)極。具有最小負(fù)電勢的電壓源的電極——“負(fù)極”接至晶體管的發(fā)射極。
工作時，晶體管可以用作一交替閉合與斷開的開關(guān)。這通過將一適當(dāng)信號施加到晶體管的基極上來實現(xiàn)。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時，一電流流經(jīng)蜂鳴器的電感器，能量存入該電感器中。當(dāng)晶體管不導(dǎo)通時，所存儲的能量被釋放為流過二極管的電流。流過蜂鳴器電感器的電流將在電感器周圍產(chǎn)生一磁場。蜂鳴器內(nèi)振動片的實際位置取決于磁場強(qiáng)度。由于該磁場的強(qiáng)度作為與晶體管的開關(guān)有關(guān)的時間函數(shù)而周期性地變化，所以振動片振動，由此產(chǎn)生聲波。該聲波的頻率取決于晶體管的開關(guān)頻率。當(dāng)驅(qū)動晶體管時，當(dāng)然也可以采用其他類型的周期信號，如一正弦曲線。
為完整理解本發(fā)明的背景，現(xiàn)在將說明一些已有技術(shù)電路。
一LED驅(qū)動器可以用來驅(qū)動許多LED。這常用于LED用來例如為液晶顯示器(LCD)或一鍵盤板產(chǎn)生背照光時的已有技術(shù)中。一種用于多個LED的已有技術(shù)LED驅(qū)動器包括接至一電壓源的恒流源(constant current generator)和多個LED。一組LED可以串聯(lián)或并聯(lián)連接。然后許多組LED可以串聯(lián)或并聯(lián)連接。
在已有技術(shù)中，許多利用一電感器和一開關(guān)的電壓變換器(voltage converter)眾所周知。這些變換器的共同工作原理是，電感器交替充電和放電。這通過交替閉合與斷開開關(guān)來實現(xiàn)。
已有技術(shù)驅(qū)動器的一個問題是，若在一個共用系統(tǒng)中有一個以上的驅(qū)動器，則一印刷電路板——PCB上驅(qū)動電路所需的總體空間很大。當(dāng)在一實際上需要很小尺寸的系統(tǒng)中有幾個驅(qū)動電路時，該問題變得更突出。要求有如此小尺寸的系統(tǒng)是手持系統(tǒng)(如一蜂窩電話)。
當(dāng)已有技術(shù)驅(qū)動器用于一共用系統(tǒng)中時其另外一個問題是，例如用一貼片機(jī)(pick-and-place machine)將元件固定到一PCB上需要花費至少一段時間，在這段時間內(nèi)，依次固定每個驅(qū)動器的所有元件。由于在固定元件的時間周期內(nèi)將占用一資源如貼片機(jī)，所以將一元件固定到一PCB上所花費的時間對應(yīng)于一定成本。
當(dāng)已有技術(shù)驅(qū)動器用于一共用系統(tǒng)中時其另外一個問題是，每個驅(qū)動器分別需要控制信號，該信號用來控制驅(qū)動器的工作。該控制信號一般由一控制單元如一微處理器產(chǎn)生。每個控制信號占用該控制單元的一個輸出端口。在許多系統(tǒng)中，控制單元輸出端口的數(shù)目有限。當(dāng)將該控制單元裝入實際上很小的裝置如一手持系統(tǒng)中時，由于每個輸出端口在PCB上占用一定最小的區(qū)域，所以該問題變得尤為突出。
本發(fā)明的目的在于提供一種驅(qū)動電路，它用來驅(qū)動至少兩個功能裝置，例如一LED、一蜂鳴器、一電壓變換器或一EL燈，該電路使用時在一PCB上需要很小的空間。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用來驅(qū)動至少兩個功能裝置的驅(qū)動電路，當(dāng)將其元件固定到一PCB上時，用一資源如一貼片機(jī)將元件固定到PCB上所需的時間很少。
本發(fā)明的又一個目的在于提供一種通過少量控制信號線控制驅(qū)動多個功能裝置的驅(qū)動電路。本發(fā)明的目的是具有比功能裝置數(shù)目少的控制信號線，從而能使用控制單元的少量輸出端口，結(jié)果使實施本發(fā)明時輸出端口和控制信號線在一PCB上需要較小的空間。
通過提供驅(qū)動至少兩個功能裝置的驅(qū)動電路來實現(xiàn)本發(fā)明的目的，這些功能裝置例如是一LED、一蜂鳴器、一電壓變換器或一EL燈，該電路包括一電感器；用來連接電壓源的第一連接點和第二連接點；開關(guān)裝置，當(dāng)它處于第一狀態(tài)時，能使電流從第一連接點流出，流經(jīng)電感器，從而對電感器充電，而當(dāng)它處于第二狀態(tài)時，基本上阻止電流從第一連接點流至電感器；和至少兩個功能裝置，當(dāng)能量從電感器釋放給至少兩個功能裝置時，這至少兩個功能裝置起作用。
本發(fā)明還提供一種使這樣一種驅(qū)動電路工作的方法，該方法包括以下步驟首先將開關(guān)裝置設(shè)定為處于第一狀態(tài)，用以控制一電流從第一連接點流出，流經(jīng)電感器，從而對電感器充電；之后將開關(guān)裝置設(shè)定為處于第二狀態(tài)，用以使存入電感器中的能量釋放給功能裝置。
該結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點兩個或更多驅(qū)動器在一PCB上所需的空間小于分別實現(xiàn)相同數(shù)目驅(qū)動器時所需的空間，這是因為需要更少的元件。
另外，該結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點當(dāng)把驅(qū)動至少兩個功能裝置的驅(qū)動電路的元件固定到一PCB上時，由諸如一貼片機(jī)之類將元件固定到一PCB上的資源需要的時間更少，這是因為與分開實現(xiàn)相同數(shù)目驅(qū)動器時相比，該結(jié)構(gòu)需要更少的元件。
另外，該結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點與分開實現(xiàn)相同數(shù)目驅(qū)動器時控制這些驅(qū)動器的信號數(shù)目相比，該結(jié)構(gòu)需要更少的信號來控制這些驅(qū)動器。
在PCB上需要更小空間是因為，與采用相同數(shù)量驅(qū)動器時已有技術(shù)驅(qū)動器所需的元件數(shù)目相比，本發(fā)明的驅(qū)動電路需要更少的元件(電感器和開關(guān))。此外，PCB上所需空間還得以減小的原因在于，當(dāng)由例如一微處理器的輸出端口產(chǎn)生控制信號線時，所需在PCB上使用的控制信號線數(shù)目更少，而由于需要在PCB上使用的輸出端口數(shù)目更少，所以進(jìn)一步減小了所需的PCB空間。而且由于本發(fā)明驅(qū)動電路的操作方法的緣故，所需控制信號線的數(shù)目和可能的輸出端口數(shù)目更少，其中在本發(fā)明的驅(qū)動電路中，可以通過改變一個控制信號的頻率，利用該控制信號來控制一個以上功能裝置的工作。
通過閱讀以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，將更易于理解本發(fā)明的前述及其他目的、特征和優(yōu)點，其中

圖1表示采用一電感器的第一已有技術(shù)LED驅(qū)動器的電路圖；圖2表示采用一電感器的第二已有技術(shù)LED驅(qū)動器的電路圖；圖3表示一已有技術(shù)蜂鳴器驅(qū)動器的電路圖；圖4表示一已有技術(shù)LED驅(qū)動器的電路圖；圖5表示一已有技術(shù)降壓電路的電路圖；圖6表示一已有技術(shù)升壓電路的電路圖；圖7表示一已有技術(shù)正-負(fù)極性變換(positive-to-negativepolarity)電路的電路圖；圖8表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LED與蜂鳴器驅(qū)動器的電路圖；圖9表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的LED與蜂鳴器驅(qū)動器的電路圖；圖10表示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的LED與蜂鳴器驅(qū)動器的電路圖；圖11表示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的LED與蜂鳴器驅(qū)動器的電路圖；圖12表示根據(jù)本發(fā)明第五實施例的LED驅(qū)動器與正向降壓電路的電路圖；圖13表示根據(jù)本發(fā)明第六實施例的LED驅(qū)動器與正-負(fù)極性變換電路的電路圖14表示根據(jù)本發(fā)明第七實施例的LED驅(qū)動器與正向升壓電路的電路圖；圖15是表示根據(jù)本發(fā)明第八實施例的LED與蜂鳴器驅(qū)動器工作性能的信號圖；圖16表示根據(jù)本發(fā)明第九實施例的EL燈與蜂鳴器驅(qū)動器的電路圖。
在以下說明中，為了進(jìn)行解釋而并不限制地，列出具體細(xì)節(jié)，例如具體電路、電路元件、技術(shù)等等，以便于提供對本發(fā)明的完整理解。但是，本發(fā)明也可以表現(xiàn)為其他與這些具體細(xì)節(jié)不一致的實施例，這對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。在其他情況下，省略對公知方法、器件和電路的詳細(xì)描述，以便不用不必要的細(xì)節(jié)防礙對本發(fā)明的說明。
圖1表示第一已有技術(shù)LED驅(qū)動器100，它包括接至一電壓源150的LED120、開關(guān)140和電感器130。電壓源150包括最大正電勢的第一電極——“正極”和最小負(fù)電勢的第二電極——“負(fù)極”。電壓源150可以包括一個或多個電池，或者由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的其他裝置構(gòu)成。LED120和電感器130并聯(lián)連接。LED120的正極接至開關(guān)140的第一電極。具有最大正電勢的電壓源150的電極——“正極”接至LED120的負(fù)極，而具有最小負(fù)電勢的電壓源150的電極——“負(fù)極”接至開關(guān)140的第二電極。
工作時，開關(guān)140交替閉合與斷開。在開關(guān)140閉合期間，能量存入電感器130。之后，當(dāng)開關(guān)140斷開時，所存儲的能量經(jīng)LED120釋放。若適當(dāng)選擇電感器130的參數(shù)，則LED120兩端的最大正向電壓將達(dá)到LED的閾值電壓VF，LED120發(fā)光。然后，開關(guān)140再次閉合以重復(fù)上述程序。應(yīng)指出的是，LED120兩端閾值電壓的額定值可以大于電壓源150所供電壓的額定值。由此可以用一電壓源驅(qū)動LED，該電壓源提供額定值小于LED閾值電壓VF的電壓。此外，該方案不包括任何耗能的限流電阻。不過，有時包括一個電阻以限制來自電壓源150的電流峰值水平。
圖2表示第二已有技術(shù)LED驅(qū)動器200，它包括接至一電壓源250的LED220、開關(guān)240和電感器230。LED220的正極接至開關(guān)240的第一電極和電感器230的第一電極。具有最大正電勢的電壓源250的電極——“正極”接至電感器230的第二電極，而具有最小負(fù)電勢的電壓源250的電極——“負(fù)極”接至開關(guān)240的第二電極和LED220的負(fù)極。
工作時，開關(guān)240交替閉合與斷開。在開關(guān)240閉合期間，能量存入電感器230。之后，當(dāng)開關(guān)240斷開時，所存儲的能量經(jīng)LED220釋放。若適當(dāng)選擇電感器230的參數(shù)，則LED220兩端的最大正向電壓將達(dá)到閾值電壓VF，LED220發(fā)光。然后，開關(guān)240再次閉合以重復(fù)上述程序。應(yīng)指出的是，LED220兩端的最大正向電壓的額定值可以大于電壓源250所供電壓的額定值。由此可以用一電壓源驅(qū)動LED，該電壓源提供額定值小于LED閾值電壓VF的電壓。此外，該方案不包括任何耗能的限流電阻。不過，有時包括一個電阻以限制來自電壓源250的電流峰值水平。
圖3表示已有技術(shù)蜂鳴器驅(qū)動器300的電路圖，該驅(qū)動器300包括接至一電壓源350的含一電感器330的蜂鳴器360、晶體管380、電阻390、二極管370和一n型雙極晶體管380。蜂鳴器360的第一電極接至電阻390的第一電極和二極管370的正極。電阻390的第二電極接至晶體管380的集電極。具有最大正電勢的電壓源350的電極——“正極”接至蜂鳴器360的第二電極和二極管370的負(fù)極。而具有最小負(fù)電勢的電壓源350的電極——“負(fù)極”接至晶體管380的發(fā)射極。
工作時，晶體管380可以用作一開關(guān)，該開關(guān)交替閉合與斷開。這通過將一適當(dāng)信號施加在晶體管380的基極上來實現(xiàn)。例如，根據(jù)一方波或一正弦波變化的電勢VBUZZ通過一限流電阻391接至晶體管380的基極。當(dāng)晶體管380導(dǎo)通時，一電流流過蜂鳴器360的電感器330，能量存入電感器330中。當(dāng)晶體管380不導(dǎo)通時，將所存儲的能量釋放為流過二極管370電流。流過蜂鳴器360的電感器330的電流在該電感器周圍產(chǎn)生一磁場。蜂鳴器360內(nèi)振動片(圖中未示)的實際位置取決于磁場強(qiáng)度。由于磁場強(qiáng)度作為時間的函數(shù)取決于晶體管380的開關(guān)周期性地變化，所以振動片會振動，從而產(chǎn)生一聲波。該聲波的頻率取決于晶體管的開關(guān)頻率。當(dāng)驅(qū)動晶體管時，也可以采用其他類型的周期信號。
圖4表示一已有技術(shù)LED驅(qū)動器400的電路圖，該驅(qū)動器400用于多個LED，它包括接至電壓源450的恒流源和多個LED420-427。第一組中的三個LED420-422通過將其正極接在一起并且將其負(fù)極接在一起而并聯(lián)連接。第二組中的五個LED423-427通過將其正極接在一起并且將其負(fù)極接在一起也并聯(lián)連接。這兩組LED通過將第一組中三個LED的負(fù)極與第二組中五個LED的正極接在一起而串聯(lián)連接。應(yīng)理解的是，第一組LED與第二組LED可以包括任意數(shù)目的LED，而組的數(shù)目可以是一個或兩個以上。將這些LED接至一電流源，該電流源包括一個n型雙極晶體管480、三個電阻490、491、492和兩個二極管470、471。第二組中五個LED的負(fù)極接至晶體管的集電極。晶體管480的發(fā)射極接至第一電阻490的第一電極。晶體管480的基極接至第一二極管470的正極、第二電阻491的第一電極和第三電阻492的第一電極。第一二極管470的負(fù)極接至第二二極管471的正極。第二二極管471的負(fù)極、第一電阻490的第二電極和第二電阻491的第二電極連接在一起，并且接至具有最小負(fù)電勢的電壓源450的電極——“負(fù)極”。具有最大正電勢的電壓源450的電極——“正極”接至第一組三個LED的正極。通過將一電勢VLED施加給第三電阻492的第二電極向恒流源饋電。
工作時，當(dāng)將一足夠高的電勢VLED施加給電流源時，晶體管480基極端的電勢等于第一二極管470和第二二極管471的閾值電壓(通常為2x0.7V＝1.4V)。由于該電勢近乎固定，并且晶體管480的基極與發(fā)射極之間的電勢也固定(通常為0.7V)，所以第一電阻490兩端的電勢固定(1.4V-0.7V＝0.7V)。由此，可以通過選擇第一電阻490的值來確定集-射極電流。該電流與晶體管480集電極上的負(fù)載無關(guān)。因而，該結(jié)構(gòu)用作一恒流源。然后，一電流流過LED420-427。若電壓源450的電勢足夠高，由此每個LED420-427兩端的電壓大于二極管的閾值電壓VF，則LED發(fā)光。由于用于第一組和第二組中的LED數(shù)目不同，所以流過三個LED420-422中每個的電流大于流過五個LED423-427中每個的電流。因此，LED420-423中第一組的三個LED比LED424-427中第二組的五個LED發(fā)出更多的光。當(dāng)施加給電流源的電勢足夠低(例如零伏)時，沒有集-射極電流流過晶體管480，LED不發(fā)光。
圖5表示一已有技術(shù)正向降壓(也稱為“抵消(buck)”)電路500的電路圖。該電路包括第一開關(guān)540、第二開關(guān)541、電感器530和電容器510。該電路接至電壓源550。具有最大正電勢的電壓源550的電極——“正極”接至第一開關(guān)540的第一電極。第一開關(guān)540的第二電極接至電感器530的第一電極和第二開關(guān)541的第一電極。電感器530的第二電極接至電容器510的第一電極和降壓電路負(fù)載599的第一電極。具有最小負(fù)電勢的電壓源550的電極——“負(fù)極”接至第二開關(guān)541的第二電極、電容器510的第二電極以及降壓電路500負(fù)載599的第二電極。
在第一時間周期期間，第一開關(guān)540閉合，而第二開關(guān)541斷開。一電流從電壓源550流經(jīng)電感器530。由此將能量存入電感器530。在第二時間周期期間，第一開關(guān)540斷開，而第二開關(guān)541閉合。存入電感器530的能量釋放到電容器510和負(fù)載599中。通過以一預(yù)定占空比交替重復(fù)第一時間周期和第二時間周期，輸出電壓——即，電容器510(與負(fù)載599)兩端的輸出電壓將為一正電壓，該正電壓小于電壓源550的輸入電壓。電容器510削弱了輸出電壓中的波紋電壓量。
一負(fù)向降壓電路——也稱作一負(fù)向抵消(buck)電路將一負(fù)輸入電壓轉(zhuǎn)換為一負(fù)輸出電壓，該負(fù)輸出電壓的負(fù)電壓小于輸入電壓。通過采用與正向降壓電路相同類型的電路，但是對該電路中電位極性作適當(dāng)修改，就可以實現(xiàn)該負(fù)向降壓電路。
應(yīng)理解的是，利用雙極晶體管或FET可以實現(xiàn)第一開關(guān)540和/或第二開關(guān)541。第二開關(guān)541可以由一個二極管代替。在正向降壓電路的情況下，二極管的負(fù)極和正極分別接在一些節(jié)點，在這些節(jié)點上，分別接有第二開關(guān)541的第一電極和第二電極。其二極管的方向與負(fù)向降壓電路情況下的二極管方向相反。
圖6表示一已有技術(shù)正向升壓(也稱作“升壓”)電路600的電路圖。該電路包括第一開關(guān)640、第二開關(guān)641、電感器630和電容器610。該電路接至一電壓源650。具有最大正電勢的電壓源650的電極——“正極”接至電感器630的第一電極。電感器630的第二電極接至第一開關(guān)640的第二電極和第二開關(guān)641的第一電極。第二開關(guān)641的第二電極接至電容器610的第一電極和升壓電路600負(fù)載699的第一電極。具有最小負(fù)電勢的電壓源650的電極——“負(fù)極”接至第一開關(guān)640的第二電極、電容器610的第二電極和升壓電路600負(fù)載699的第二電極。
在第一時間周期期間，第一開關(guān)640閉合，而第二開關(guān)641斷開。一電流從電壓源650流經(jīng)電感器630。由此將能量存入電感器630。在第二時間周期期間，第一開關(guān)640斷開，而第二開關(guān)641閉合。存入電感器630的能量釋放到電容器610和負(fù)載699中。通過以一預(yù)定占空比在第一時間周期和第二時間周期內(nèi)重復(fù)該工作，輸出電壓——即，電容器610(與負(fù)載699)兩端的輸出電壓將為一正電壓，該正電壓大于電壓源650的輸入電壓。電容器610削弱了輸出電壓中的波紋電壓量。
一負(fù)向升壓電路——也稱作一負(fù)向升壓電路將一負(fù)輸入電壓轉(zhuǎn)換為一負(fù)輸出電壓，該負(fù)輸出電壓的負(fù)電壓大于輸入電壓。通過采用與正向升壓電路相同類型的電路，但是對該電路中電位極性作適當(dāng)修改，就可以實現(xiàn)該負(fù)向升壓電路。
應(yīng)理解的是，利用雙極晶體管或FET可以實現(xiàn)第一開關(guān)640和第二開關(guān)641。第二開關(guān)641可以由一個二極管代替。在正向升壓電路的情況下，二極管的正極和負(fù)極分別接在一些節(jié)點，在這些節(jié)點上，分別接有第二開關(guān)641的第一電極和第二電極。其二極管的方向與負(fù)向升壓電路情況下的二極管方向相反。
圖7表示一已有技術(shù)正-負(fù)極性變換(也稱作“降壓-升壓”)電路700的電路圖。該電路包括第一開關(guān)740、第二開關(guān)741、電感器730和電容器710。該電路接至一電壓源750。具有最大正電勢的電壓源750的電極——“正極”接至第一開關(guān)740的第一電極。第一開關(guān)740的第二電極接至第二開關(guān)741的第一電極和電感器730的第一電極。第二開關(guān)741的第二電極接至電容器710的第一電極和正-負(fù)極性變換電路700負(fù)載799的第一電極。具有最小負(fù)電勢的電壓源750的電極——“負(fù)極”接至電感器730的第二電極、電容器710的第二電極和正-負(fù)極性變換電路700負(fù)載799的第二電極。
在第一時間周期期間，第一開關(guān)740閉合，而第二開關(guān)741斷開。一電流從電壓源750流經(jīng)電感器730。由此將能量存入電感器730。在第二時間周期期間，第一開關(guān)740斷開，而第二開關(guān)741閉合。存入電感器730的能量釋放到電容器710和負(fù)載799中。通過以一預(yù)定占空比在第一時間周期和第二時間周期內(nèi)重復(fù)該工作，輸出電壓——即，電容器710(與負(fù)載799)兩端的輸出電壓將為一負(fù)電壓，該負(fù)電壓的額定值大于或小于電壓源750的輸入電壓額定值。電容器710削弱了輸出電壓中的波紋電壓量。
一負(fù)-正極性變換電路——也稱作一降壓-升壓電路將一負(fù)輸入電壓轉(zhuǎn)換為一正輸出電壓，該正輸出電壓的額定電壓大于或小于輸入電壓的額定電壓。通過采用與正-負(fù)極性變換電路相同類型的電路，但是對該電路中電位極性作適當(dāng)修改，就可以實現(xiàn)該負(fù)-正極性變換電路。
應(yīng)理解的是，利用雙極晶體管或FET可以實現(xiàn)第一開關(guān)740和第二開關(guān)741。第二開關(guān)741可以由一個二極管代替。在正-負(fù)極性變換電路的情況下，二極管的負(fù)極和正極分別接在一些節(jié)點，在這些節(jié)點上，分別接有第二開關(guān)741的第一電極和第二電極。其二極管的方向與負(fù)-正極性變換電路情況下的二極管方向相反。
圖8表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LED和蜂鳴器驅(qū)動器1000的電路圖。該驅(qū)動器包括接至第一與第二連接點(圖中未示)的電壓源1050；蜂鳴器1060；開關(guān)1040和四個LED1020-1023。蜂鳴器1060包括如上所述的電感器1030。電感器1030的第一電極接至具有最大正電勢的電壓源1050的電極——“正極”。電感器1030的第二電極接至開關(guān)1040的第一電極和第一LED1020與第三LED1022的正極。第一LED1020與第三LED1022的負(fù)極分別接至第二LED1021與第四LED1023的正極。第二LED1021與第四LED1023的負(fù)極以及開關(guān)1040的第二電極接至具有最小負(fù)電勢的電壓源1050的電極——“負(fù)極”。
工作時，開關(guān)1040交替閉合與斷開。在開關(guān)1040閉合期間，能量存入電感器1030。之后，當(dāng)開關(guān)1040斷開時，所存入的能量經(jīng)LED1020-1023釋放。若適當(dāng)選擇蜂鳴器1060的電感器1030的參數(shù)，則LED1020-1023兩端的正向電壓將達(dá)到每個LED的閾值電壓VF，各LED發(fā)光。然后，開關(guān)1040再次閉合以重復(fù)上述程序。應(yīng)指出的是，LED兩端最大正向電壓的額定值可以大于電壓源1050所供電壓的額定值。開關(guān)1040的閉合與斷開還會在蜂鳴器1060的電感器1030周圍產(chǎn)生一磁場。由此如上所述，由蜂鳴器1060中的振動片(圖中未示)產(chǎn)生一聲波。該聲波的頻率取決于開關(guān)1040閉合與斷開的頻率，即，開關(guān)1040的工作頻率。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的LED和蜂鳴器驅(qū)動器1100的電路圖。該驅(qū)動器包括接至第一與第二連接點(圖中未示)的電壓源1150；蜂鳴器1160；開關(guān)1140和四個LED1120-1123。蜂鳴器1160包括如上所述的電感器1130。開關(guān)1140的第一電極接至具有最大正電勢的電壓源1150的電極——“正極”。開關(guān)1140的第二電極接至電感器1130的第一電極和第一LED1120與第三LED1122的負(fù)極。第一LED1120與第三LED1122的正極分別接至第二LED1121與第四LED1123的負(fù)極。第二LED1121與第四LED1123的正極以及電感器1130的第二電極接至具有最小負(fù)電勢的電壓源1150的電極——“負(fù)極”。
工作時，開關(guān)1140交替閉合與斷開。在開關(guān)1140閉合期間，能量存入電感器1130。之后，當(dāng)開關(guān)1140斷開時，所存入的能量經(jīng)LED1120-1123釋放。若適當(dāng)選擇蜂鳴器1160的電感器1130的參數(shù)，則LED1120-1123兩端的正向電壓將達(dá)到每個LED的閾值電壓VF，各LED發(fā)光。然后，開關(guān)1140再次閉合以重復(fù)上述程序。應(yīng)指出的是，LED兩端最大正向電壓的額定值可以大于電壓源1150所供電壓的額定值。開關(guān)1140的閉合與斷開還會在蜂鳴器1160的電感器1130周圍產(chǎn)生一磁場。由此如上所述，由蜂鳴器1160中的振動片(圖中未示)產(chǎn)生一聲波。該聲波的頻率取決于開關(guān)1140閉合與斷開的頻率，即，開關(guān)1140的工作頻率。
圖10表示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的LED和蜂鳴器驅(qū)動器1200的電路圖。該驅(qū)動器包括接至第一與第二連接點(圖中未示)的電壓源1250；蜂鳴器1260；第一n型雙極晶體管1280；第二n型雙極晶體管1281；三個電阻1290、1291、1292和四個LED1220-1223。蜂鳴器1260包括如上所述的電感器1230。第二晶體管的集電極接至具有最大正電勢的電壓源1250的電極——“正極”。電感器1230的第一電極接至第二晶體管1281的發(fā)射極。電感器1230的第二電極接至第一電阻1290的第一電極。第一電阻1290的第二電極接至第一晶體管1280的集電極和第一LED1220與第三LED1222的正極。第一LED1220與第三LED1222的負(fù)極分別接至第二LED1221與第四LED1223的正極。第二LED1221與第四LED1223的負(fù)極以及第一晶體管1280的發(fā)射極接至具有最小負(fù)電勢的電壓源1250的電極——“負(fù)極”。第二電阻1291與第三電阻1292的第一電極分別接至第一晶體管1280與第二晶體管1281的基極。第二電阻1291的第二電極接至標(biāo)為VBUZZ/Led的信號上，而第三電阻1292的第二電極接至標(biāo)為Vref的信號上。
工作時，可以是由兩個鎳MH(Ni MH)電池串聯(lián)連接的電壓源1250提供+2。4V電壓。一+1.6V常壓施加給標(biāo)為Vref的信號。第二晶體管1281、第三電阻1292與標(biāo)為Vref的信號一起作為一恒壓源(constantvoltage generator)，由此使第二晶體管1281的發(fā)射極上的電壓穩(wěn)定。使第一晶體管1280集電極與發(fā)射極之間交替導(dǎo)通和不導(dǎo)通。這是通過在第二電阻1291的第二電極上施加作為標(biāo)為VBUZZ/Led信號的方波信號來實現(xiàn)的，該方波信號具有適當(dāng)?shù)碾妷翰▌?。在第一晶體管1280導(dǎo)通期間，能量存入電感器1230。之后，當(dāng)?shù)谝痪w管1280不導(dǎo)通時，所存入的能量經(jīng)LED1220-1223釋放。若適當(dāng)選擇蜂鳴器1260的電感器1230的參數(shù)，則LED1220-1223兩端的正向電壓將達(dá)到每個LED的閾值電壓VF，各LED發(fā)光。然后，第一晶體管1280再次導(dǎo)通以重復(fù)上述程序。應(yīng)指出的是，LED兩端最大正向電壓的額定值可以大于電壓源1250所供電壓的額定值。第一晶體管1280在導(dǎo)通與不導(dǎo)通之間改變的狀態(tài)還會在蜂鳴器1260的電感器1230周圍產(chǎn)生一磁場。由此如上所述，由蜂鳴器1260中的振動片(圖中未示)產(chǎn)生一聲波。該聲波的頻率取決于第一晶體管1280的開關(guān)頻率，即，施加給標(biāo)為VBUZZ/Led信號的信號頻率。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的LED和蜂鳴器驅(qū)動器1300的電路圖。該驅(qū)動器包括接至第一與第二連接點(圖中未示)的電壓源1350；蜂鳴器1360；第一n型雙極晶體管1380；第二n型雙極晶體管1381；三個電阻1390、1391、1392和四個LED1320-1323。蜂鳴器1360包括如上所述的電感器1330。第二晶體管的集電極接至具有最大正電勢的電壓源1350的電極——“正極”。電感器1330的第一電極接至第二晶體管1381的發(fā)射極和第一LED1320與第三LED1322的負(fù)極。第一LED1320與第三LED1322的正極分別接至第二LED1321與第四LED1323的負(fù)極。電感器1330的第二電極接至第一電阻1390的第一電極和第二LED1321與第四LED1323的正極。第一電阻1390的第二電極接至第一晶體管1380的集電極，而第一晶體管1380的發(fā)射極接至具有最小負(fù)電勢的電壓源1350的電極——“負(fù)極”。第二電阻1391與第三電阻1392的第一電極分別接至第一晶體管1380與第二晶體管1381的基極。第二電阻1391的第二電極接至標(biāo)為VBUZZ/Led的信號上，而第三電阻1392的第二電極接至標(biāo)為Vref的信號上。
工作時，可以是兩個鎳MH電池串聯(lián)連接的電壓源1350提供+2.4V電壓。一+1.6V常壓施加給標(biāo)為Vref的信號。第二晶體管1381、第三電阻1392與標(biāo)為Vref的信號一起作為一恒壓源，由此使第二晶體管1381的發(fā)射極上的電壓穩(wěn)定。使第一晶體管1380集電極與發(fā)射極之間交替導(dǎo)通和不導(dǎo)通。這是通過在第二電阻1391的第二電極上施加作為標(biāo)為VBUZZ/Led信號的方波信號來實現(xiàn)的，該方波信號具有適當(dāng)?shù)碾妷翰▌印Ｔ诘谝痪w管1380導(dǎo)通期間，能量存入電感器1330。之后，當(dāng)?shù)谝痪w管1380不導(dǎo)通時，所存入的能量經(jīng)LED1320-1323釋放。若適當(dāng)選擇蜂鳴器1360的電感器1330的參數(shù)，則LED1320-1323兩端的正向電壓將達(dá)到每個LED的閾值電壓VF，各LED發(fā)光。然后，第一晶體管1380再次導(dǎo)通以重復(fù)上述程序。應(yīng)指出的是，LED兩端最大正向電壓的額定值可以大于電壓源1350所供電壓的額定值。第一晶體管1380在導(dǎo)通與不導(dǎo)通之間改變的狀態(tài)還會在蜂鳴器1360的電感器1330周圍產(chǎn)生一磁場。由此如上所述，由蜂鳴器1360中的振動片(圖中未示)產(chǎn)生一聲波。該聲波的頻率取決于第一晶體管1380的開關(guān)頻率，即，施加給標(biāo)為VBUZZ/Led信號的信號頻率。
參照如上所述的第三與第四實施例，可以省略恒壓源。電路中包括恒壓源的優(yōu)點在于，蜂鳴器所產(chǎn)生的聲音與電壓源所提供的電壓無關(guān)。例如，由一鎳MH電池所提供的電壓取決于例如存入該電池的能量。不采用一恒壓源，能夠測量電壓源所提供的電壓，并且該信息可以用來對標(biāo)為VBUZZ/Led的信號進(jìn)行脈寬調(diào)制，從而補(bǔ)償所提供電壓上的變化。此外，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可知，可以選擇電壓源1250、1350，以提供與這些實施例中所用電壓不同的電壓。還可以將標(biāo)為Vref信號的電勢選為不同值。
在第三實施例的情況下，應(yīng)指出的是，優(yōu)選選擇電壓源1250所提供的電壓以及串聯(lián)連接的LED的數(shù)目，以便在第一晶體管1280不導(dǎo)通時和電感器1230放電之后，基本上沒有電流從電壓源1250流過LED。
參照如上所述的第一、第二、第三和第四實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可知，蜂鳴器1060、1160、1260、1360的聲波頻率在某種程度上還可能取決于開關(guān)1040、1140閉合的時間周期與斷開的時間周期之比，或者取決于第一晶體管1280、1380導(dǎo)通的時間周期與不導(dǎo)通的時間周期之比。通過選擇開關(guān)1040、1140或者第一晶體管1280、1380的工作頻率(例如500Hz)，該頻率對應(yīng)于蜂鳴器1060、1160、1260、1360所產(chǎn)生聲波頻率(例如500Hz)，該聲波頻率在聲頻范圍之內(nèi)，從而可以在蜂鳴器1060、1160、1260、1360中產(chǎn)生可聽聲波的同時使LED1020-1023、1120-1123、1220-1223、1320-1323發(fā)光。(有時將聲頻范圍定義為20-20000Hz。)相反，通過選擇開關(guān)1040、1140或者第一晶體管1280、1380的工作頻率(例如40000Hz)，其中該頻率對應(yīng)于蜂鳴器1060、1160、1260、1360所產(chǎn)生的聲波頻率(例如40000Hz)，該聲波頻率在非聲頻范圍內(nèi)，從而可以在蜂鳴器1060、1160、1260、1360中未產(chǎn)生可聽聲波的同時使LED1020-1-23、1120-1123、1220-1223、1320-1323發(fā)光。應(yīng)指出的是，大多數(shù)蜂鳴器僅在低于10000Hz的頻率產(chǎn)生聲波。因此，蜂鳴器不產(chǎn)生聲波的頻率可以用在蜂鳴器應(yīng)無聲的時候。當(dāng)開關(guān)1040、1140保持常開或常閉，或者使第一晶體管1280、1380常不導(dǎo)通或常導(dǎo)通時，阻止LED發(fā)光，蜂鳴器不產(chǎn)生任何聲波。
圖12表示根據(jù)本發(fā)明第五實施例的LED驅(qū)動器和一正向降壓(也稱作“降壓”)電路1400的電路圖。該電路包括三個FET1480、1481、1482；電感器1430；四個LED1420-1423；和電容器1410。該電路接至一電壓源1450，該電壓源1450接至第一與第二連接點(圖中未示)。具有最大正電勢的電壓源1450的電極——“正極”接至第一晶體管1480的漏極。第一晶體管1480的漏極接至電感器1430的的第一電極、第二晶體管1481的源極和第一LED1420與第三LED1422的負(fù)極。第一LED1420與第三LED1422的正極分別接至第二LED1421與第四LED1423的負(fù)極。第二LED1421與第四LED1423的正極接至第三晶體管1482的源極。電感器1430的第二電極接至電容器1410的第一電極和降壓電路負(fù)載1499的第一電極。具有最小負(fù)電勢的電壓源1450的電極——“負(fù)極”接至第二晶體管1481的漏極、第三晶體管1482的漏極、電容器1410的第二電極以及LED驅(qū)動器與降壓電路1400負(fù)載1499的第二電極。
電壓源1450提供一電壓(例如+4.8V)。通過在晶體管1480-1482的柵極上施加一適當(dāng)信號，可以使每個晶體管1480-1482工作以使其源極與漏極之間導(dǎo)通或不導(dǎo)通?，F(xiàn)在描述LED不應(yīng)發(fā)光時該電路的工作。在這種模式下，第三晶體管1482不導(dǎo)通。在第一時間周期期間，第一晶體管1480導(dǎo)通，而第二晶體管1481不導(dǎo)通。一電流從電壓源1450流經(jīng)電感器1430。由此將能量存入電感器1430中。在第二時間周期期間，第一晶體管1480不導(dǎo)通，而第二晶體管1481導(dǎo)通。因第二晶體管1481形成閉合回路，使存入電感器1430的能量釋放到電容器1410和負(fù)載1499中。通過以一預(yù)定占空比交替重復(fù)第一與第二周期，輸出電壓——即電容器1410(和負(fù)載1499)兩端的輸出電壓將為一正電壓(例如+3.0V)。應(yīng)指出的是，該輸出電壓的值低于電壓源1450的電壓。電容器1410削弱輸出電壓中的波紋電壓量。在LED應(yīng)發(fā)光時的模式下，對應(yīng)于LED不應(yīng)發(fā)光時的模式下第二晶體管1481的開關(guān)，第二晶體管1481保持不導(dǎo)通，而第三晶體管1482交替導(dǎo)通和不導(dǎo)通。在存入電感器1430中的能量釋放時由第三晶體管1482所形成的閉合回路此時包括LED1420-1423。在該周期的至少一部分期間，LED1420-1423兩端的正向電壓達(dá)到二極管的閾值電壓，然后它們發(fā)光。
在另一實施例中，形成一LED驅(qū)動器和一負(fù)向降壓電路。這是通過利用與第五實施例中類型相同的電路來實現(xiàn)的，但對該電路中電位的極性和晶體管與LED的方向作適當(dāng)修改。
在LED于所有時間內(nèi)都要發(fā)光的情況下，第二晶體管1481，甚至和第三晶體管1482都可以去除。
圖13表示根據(jù)本發(fā)明第六實施例的LED驅(qū)動器和一正-負(fù)極性變換(也稱作“降壓-升壓”)電路1500的電路圖。該電路包括三個FET1580、1581、1582；電感器1530；四個LED1520-1523；和電容器1510。該電路接至一電壓源1550，該電壓源1550接至第一與第二連接點(圖中未示)。具有最大正電勢的電壓源1550的電極——“正極”接至第一晶體管1580的漏極。第一晶體管1580的源極接至電感器1530的的第一電極、第三晶體管1582的源極和第一LED1520與第三LED1522的負(fù)極。第一LED1520與第三LED1522的正極分別接至第二LED1521與第四LED1523的負(fù)極。第二LED1521與第四LED1523的正極接至第二晶體管1581的源極。第三晶體管1582的漏極接至電容器1510的第一電極和電路1500的負(fù)載1599的第一電極。具有最小負(fù)電勢的電壓源1550的電極——“負(fù)極”接至電感器1530的第二電極、第二晶體管1581的漏極、電容器1510的第二電極以及電路1500負(fù)載1599的第二電極。
電壓源1550提供一電壓(例如+4.8V)。通過在晶體管1580、1581、1582的柵極上施加一適當(dāng)信號，可以使每個晶體管1580、1581、1582工作以使其源極與漏極之間導(dǎo)通或不導(dǎo)通?，F(xiàn)在描述LED不應(yīng)發(fā)光時該電路的工作。在這種模式下，第二晶體管1581不導(dǎo)通。在第一時間周期期間，第一晶體管1580導(dǎo)通，而第三晶體管1582不導(dǎo)通。一電流從電壓源1550流經(jīng)電感器1530。由此將能量存入電感器1530中。在第二時間周期期間，第一晶體管1580不導(dǎo)通，第三晶體管1582不導(dǎo)通。存入電感器1530的能量釋放到電容器1510和負(fù)載1599中。通過以一預(yù)定占空比交替重復(fù)第一與第二周期，輸出電壓——即電容器1510(和負(fù)載1599)兩端的輸出電壓將為一負(fù)電壓，該負(fù)電壓的額定電壓大于或小于來自電壓源1550輸入電壓的額定值(例如該輸出電壓可以是-5V或-3V)。電容器1510削弱輸出電壓中的波紋電壓量。在LED應(yīng)發(fā)光時的模式下，在第二時間周期期間，第二晶體管1581有時導(dǎo)通，用以代替這時不導(dǎo)通的第三晶體管1582。然后，存入電感器1530的能量經(jīng)LED1520-1523釋放，而不是釋放到電容器1510和負(fù)載1599中。例如，在第二時間周期期間，第三晶體管1582常?？梢员鹊诙w管1581多導(dǎo)通3次?？梢愿鶕?jù)有關(guān)電路1500的要求來選擇第二時間周期期間第二晶體管與第三晶體管之間導(dǎo)通次數(shù)之比。這種要求可以是LED應(yīng)當(dāng)發(fā)出的光強(qiáng)和/或需要輸送給電路1500負(fù)載1599的電流量。
在另一實施例中，形成一負(fù)-正極性變換電路。這是通過利用與第六實施例中類型相同的電路來實現(xiàn)的，但對該電路中電位的極性和晶體管與LED的方向作適當(dāng)修改。
圖14表示根據(jù)本發(fā)明第七實施例的LED驅(qū)動器和一正向升壓(也稱作“升壓”)電路1600的電路圖。該電路包括三個FET1680、1681、1682；電感器1630；四個LED1620-1623；和電容器1610。該電路接至一電壓源1650，該電壓源1650接至第一與第二連接點(圖中未示)。具有最大正電勢的電壓源1650的電極——“正極”接至電感器1630的第一電極。電感器1630的第二電極接至第一晶體管1680的源極、第二晶體管1681的源極和第一LED1620與第三LED1622的正極。第一LED1620與第三LED1622的負(fù)極分別接至第二LED1621與第四LED1623的正極。第二LED1621與第四LED1623的負(fù)極接至第三晶體管1682的漏極。第二晶體管1681的源極接至第三晶體管1682的源極、電容器1610的第一電極和電路1600負(fù)載1699的第一電極。具有最小負(fù)電勢的電壓源1650的電極——“負(fù)極”接至第一晶體管1680的源極、電容器1610的第二電極以及電路1600負(fù)載1699的第二電極。
電壓源1650提供一電壓(例如+4.8V)。通過在晶體管1680、1681、1682的柵極上施加一適當(dāng)信號，可以使每個晶體管1680、1681、1682工作以使其源極與漏極之間導(dǎo)通或不導(dǎo)通?，F(xiàn)在描述LED不應(yīng)發(fā)光時該電路的工作。在這種模式下，第三晶體管1682不導(dǎo)通。在第一時間周期期間，第一晶體管1680導(dǎo)通，而第二晶體管1681不導(dǎo)通。一電流從電壓源1650流經(jīng)電感器1630和第一晶體管1680。由此將能量存入電感器1630中。在第二時間周期期間，第一晶體管1680不導(dǎo)通，而第二晶體管1681導(dǎo)通。因第二晶體管1681形成閉合回路，使存入電感器1630的能量釋放到電容器1610和負(fù)載1699中。通過以一預(yù)定占空比重復(fù)第一與第二周期內(nèi)的工作，輸出電壓——即電容器1610(和負(fù)載1699)兩端的輸出電壓將為一正電壓(例如+6V)。應(yīng)指出的是，該輸出電壓的值大于電壓源1650的電壓。電容器1610削弱輸出電壓中的波紋電壓量。在LED應(yīng)發(fā)光時的模式下，對應(yīng)于LED不應(yīng)發(fā)光時的模式下第二晶體管1681的開關(guān)，第二晶體管1681保持不導(dǎo)通，而第三晶體管1682交替導(dǎo)通和不導(dǎo)通。在存入電感器1630中的能量釋放到電容器1610和負(fù)載1699中時，流經(jīng)第三晶體管1682的電流還流經(jīng)LED1620-1623。在該周期的至少一部分期間，LED1620-1623兩端的正向電壓達(dá)到二極管的閾值電壓，然后它們發(fā)光。
另一實施例中，形成一LED驅(qū)動器和一負(fù)向升壓電路。這是通過利用與第七實施例中類型相同的電路來實現(xiàn)的，但對該電路中電位的極性和晶體管與LED的方向作適當(dāng)修改。
再一實施例中，用一二極管代替第二晶體管1681，該二極管的正極接至電感器1630的第二電極，其負(fù)極接至電容器1610的第一電極。
在LED于所有時間內(nèi)都要發(fā)光的情況下，第二晶體管1681可以去除。
參照如上所述的第五、第六和第七實施例，應(yīng)理解的是，可以用雙極晶體管來實現(xiàn)晶體管1480-1482、1580-1582、1680-1682。
本發(fā)明的第八實施例包括一LED驅(qū)動器；一蜂鳴器驅(qū)動器；和一正向降壓(也稱作“降壓”)電路。在這種情況下，以這樣一方式修改第五實施例的圖12中的電路，即，電感器1430是一蜂鳴器的電感器(圖中未示)。用圖12來描述第八實施例的工作特性，圖12中，電感器1430應(yīng)代表蜂鳴器的電感器。圖15是表示第八實施例工作特性的信號圖。第一、第二與第三晶體管1480、1481、1481的狀態(tài)表示為時間的函數(shù)。這些狀態(tài)稱作“導(dǎo)通”或“不導(dǎo)通”。這又指晶體管漏極與源極之間的導(dǎo)電性。以下將討論四種工作模式。在所有這四種模式期間，降壓電路都工作。第一工作模式示于時間點t0與t1之間。在該階段期間，蜂鳴器不產(chǎn)生可聽聲音，并且LED不發(fā)光。第二工作模式示于時間點t1與t2之間。在該階段期間，蜂鳴器不產(chǎn)生可聽聲音，但LED發(fā)光。第三工作模式示于時間點t2與t3之間。在該階段期間，蜂鳴器產(chǎn)生可聽聲音，但LED不發(fā)光。最后，第四工作模式示于時間點t3與t4之間。在該階段期間，蜂鳴器產(chǎn)生可聽聲音，并且LED發(fā)光。如以上結(jié)合第五實施例所討論的那樣，在第一晶體管1480導(dǎo)通階段期間，能量存入電感器1430。接著，第一晶體管1480不導(dǎo)通，所存能量經(jīng)第二晶體管1481或第三晶體管1482通過電容器1410和負(fù)載1499釋放。僅當(dāng)能量經(jīng)第三晶體管1482釋放時，LED1420-1423才發(fā)光。在第一與第三工作模式下，LED不應(yīng)發(fā)光。因此，如圖15所示，在t0-t1和t2-t3時間段內(nèi)，使第二晶體管1481導(dǎo)通，這時電感器的能量釋放到電容器1410和負(fù)載1499中。反之，當(dāng)如在第二與第四工作模式的情況下LED應(yīng)發(fā)光時，使第三晶體管1482導(dǎo)通，這時電感器的能量釋放到電容器1410和負(fù)載1499中。這種情況示于圖15中的時間段t1-t2和t3-t4內(nèi)。使晶體管1480、1481、1482在導(dǎo)通與不導(dǎo)通狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的頻率將確定蜂鳴器是在聲頻范圍內(nèi)還是在非聲頻范圍內(nèi)產(chǎn)生一聲波。若該頻率足夠高，則該聲波的頻率高于人可以聽到的最高頻率。那么感覺蜂鳴器無聲。另一方面，若蜂鳴器在某個頻率例如10000Hz處停止產(chǎn)生聲波，則該頻率足夠高。如此高的頻率示于圖15中的時間段t0-t1和t1-t2中，這兩個時間段對應(yīng)于第一工作模式和第二工作模式。若該頻率處于與人可以聽到的聲頻范圍相對應(yīng)的范圍內(nèi)，則蜂鳴器產(chǎn)生人可以聽到的聲波。這樣的頻率示于圖15中的時間段t2-t3和t3-t4中，這兩個時間段對應(yīng)于第三和第四工作模式。應(yīng)指出的是，圖15僅僅示意性地表示出與時間段t2-t3和t3-t4中的頻率相比，時間段t0-t1和t1-t2中使晶體管1480、1481、1482開關(guān)的頻率更高。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還可知的是，蜂鳴器所產(chǎn)生的經(jīng)驗頻率還可能取決于晶體管1480、1481、1482導(dǎo)通階段與晶體管1480-1482不導(dǎo)通階段之間的占空比。
在另一些實施例中，第六與第七實施例中各自的電感器1530、1630都可以用一蜂鳴器的電感器代替，該電感器是根據(jù)如第八實施例中所述對第五實施例作的修改。
在用蜂鳴器的電感器代替第五、第六或第七實施例中電感器1430、1530、1630的情況下，LED1420-1423、1520-1523、1620-1623和與這些LED相串聯(lián)的晶體管1482、1581、1681可以去除，以形成與一降壓電路、一升壓電路、一正-負(fù)極性變換電路或一負(fù)-正極性變換電路結(jié)合的具有蜂鳴器功能的電路。這些實施例的工作類似于結(jié)合第八實施例所述的工作。
參照前述實施例中的任何一個，應(yīng)理解的是，LED的數(shù)目可以不是四個。可代之以一些LED組，每組包括并聯(lián)連接的一些LED，這些組可以串聯(lián)設(shè)置。當(dāng)然，必須根據(jù)所用LED的數(shù)目和結(jié)構(gòu)來調(diào)整電感器的參數(shù)和開關(guān)/多個開關(guān)或晶體管/多個晶體管的工作頻率以及電壓源所提供的電壓。
圖16表示根據(jù)本發(fā)明第九實施例的EL燈和蜂鳴器驅(qū)動器1700的電路圖。一高頻振蕩器1701和一低頻振蕩器1703接至一控制邏輯裝置(control logic)1702。來自控制邏輯裝置1702的輸出信號分別控制第一開關(guān)1740、第二開關(guān)1741、第三開關(guān)1742、第四開關(guān)1743和第五開關(guān)1744。第一開關(guān)1740的第一電極接至具有最大正電勢的電壓源1750的電極——“正極”。第一開關(guān)1740的第二電極接至第二開關(guān)1741的第一電極、電感器1730的第一電極。第二開關(guān)1741的第二電極接至第一二極管1770的負(fù)極。第一二極管1770的正極接至第二二極管1771的負(fù)極和EL燈1721的第一電極。EL燈1721的第二電極接至具有最小負(fù)電勢的電壓源1750的電極——“負(fù)極”。第二二極管1771的正極接至第三開關(guān)1742的第一電極。第三開關(guān)1742的第二電極接至電感器1730的第二電極和第四開關(guān)1743的第一電極。第四開關(guān)1743的第二電極接至電壓源1750的“負(fù)極”。第三二極管1772的負(fù)極接至電感器1730的第一電極。第三二極管1772的正極接至第五開關(guān)1744的第一電極。第五開關(guān)1744的第二電極接至電感器1730的第二電極。該電感器形成蜂鳴器1760的一部分。
工作期間，當(dāng)假定EL燈1721發(fā)光時，該EL燈1721第一電極上產(chǎn)生電勢，在正負(fù)之間交替變化。通過以下方式實現(xiàn)正電勢將第一開關(guān)1740和第三開關(guān)1742設(shè)定在閉合狀態(tài)下，將第二開關(guān)1741和第五開關(guān)1744設(shè)定在斷開狀態(tài)下，并且交替閉合與斷開第四開關(guān)1743。這對應(yīng)于一升壓調(diào)節(jié)器(boost regulator)。當(dāng)?shù)谒拈_關(guān)1743閉合時，一電流將從電壓源1750的“正極”流出，流經(jīng)第一開關(guān)1740、電感器1730和第四開關(guān)1743，流至電壓源1750的“負(fù)極”。由此將能量存入電感器1730。當(dāng)?shù)谒拈_關(guān)1743斷開時，電感器1730所存儲的能量將經(jīng)第三開關(guān)1742和第二二極管1771釋放給EL燈1721。通過交替閉合與斷開第四開關(guān)1743，將在EL燈1721的第一電極上產(chǎn)生一高電勢。通過如下方式產(chǎn)生負(fù)電勢將第二開關(guān)1741和第四開關(guān)1743設(shè)定在閉合狀態(tài)下，將第三開關(guān)1742和第五開關(guān)1744設(shè)定在斷開狀態(tài)下，并且交替閉合與斷開第一開關(guān)1740。這對應(yīng)于一降壓-升壓調(diào)節(jié)器(buck-boost regulator)(正-負(fù)電勢變換器(positive-negative potential converter))。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)1740閉合時，一電流從電壓源1750的“正極”流出，經(jīng)第一開關(guān)1740、電感器1730和第四開關(guān)1743，流至電壓源1750的“負(fù)極”。由此將能量存入電感器1730。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)1740斷開時，因EL燈1721、第一二極管1770、第二開關(guān)1741、電感器1730和第四開關(guān)1743形成閉合回路，所存的能量釋放。通過交替閉合與斷開第一開關(guān)1740，將在EL燈1721的第一電極上產(chǎn)生一高的負(fù)電勢。選擇分別斷開與閉合第四與第一開關(guān)的頻率，使該頻率足夠高以使EL燈1721的電勢達(dá)到高得足以使其發(fā)光的值。若將該頻率選得大于聲頻范圍的最大頻率例如20000Hz，則當(dāng)電感器1730充電或放電時，就不會從蜂鳴器1760中產(chǎn)生聲波。該頻率由高頻振蕩器1701提供。用一較低頻率如100-400Hz在EL燈1721的第一電極上交替產(chǎn)生一正電勢和一負(fù)電勢。該頻率由低頻振蕩器1703提供。
工作期間，當(dāng)假定蜂鳴器產(chǎn)生一聲波時，第一開關(guān)1740與第五開關(guān)1744閉合，第二開關(guān)1741與第三開關(guān)1742斷開，第四開關(guān)1743交替閉合與斷開。當(dāng)?shù)谒拈_關(guān)1743閉合時，一電流從電壓源1750的“正極”流出，經(jīng)第一開關(guān)1740、電感器1730和第四開關(guān)1743流至電壓源1750的“負(fù)極”。由此將能量存入電感器1730。當(dāng)?shù)谒拈_關(guān)1743斷開時，因一振動片(圖中未示)產(chǎn)生一聲波，故所存儲的能量一部分被釋放，而一部分經(jīng)過電感器1730、第五開關(guān)1744和第三二極管1772的閉合回路。
在另一實施例中，去除第三二極管1772和第五開關(guān)1744。工作期間，當(dāng)假定EL燈1721發(fā)光時，如上所述控制第一、第二、第三與第四開關(guān)。但是，工作期間，當(dāng)假定蜂鳴器1760產(chǎn)生一聲波時，控制第四開關(guān)1743與第一開關(guān)1740斷開與閉合頻率的高頻振蕩器1701的頻率將降低到聲頻范圍內(nèi)的一個頻率上。那么，蜂鳴器1760將產(chǎn)生一可聽聲波。
應(yīng)理解的是，利用諸如雙極晶體管或場效應(yīng)管之類任意種類的晶體管可以分別實現(xiàn)第一開關(guān)1740、第二開關(guān)1741、第三開關(guān)1742、第四開關(guān)1743和第五開關(guān)1744中的任意一個。
上述實施例中的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點兩個或更多驅(qū)動器在一PCB上所需的空間小于分開實現(xiàn)相同數(shù)目驅(qū)動器時所需的空間。另外，這些結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點與分開實現(xiàn)相同數(shù)目驅(qū)動器時控制這些驅(qū)動器的信號數(shù)目相比，這些結(jié)構(gòu)需要更少的信號來控制這些驅(qū)動器。
在PCB上需要更小空間是因為，與采用相同數(shù)量驅(qū)動器時已有技術(shù)驅(qū)動器所需的電感器數(shù)目相比，本發(fā)明的驅(qū)動電路需要更少的元件(電感器和開關(guān))。此外，當(dāng)把驅(qū)動至少兩個功能裝置的驅(qū)動電路的元件固定在一PCB上時，象貼片機(jī)這樣的資源所需用來將元件固定在一PCB上的時間更少，因為與分開實現(xiàn)相同數(shù)目的驅(qū)動器時相比，需要更少的元件。另外，由于當(dāng)例如一微處理器的輸出端口產(chǎn)生控制信號時，所需在PCB上使用的控制信號數(shù)目更少，所以也減小了PCB上所需的空間，而由于需要在PCB上使用的輸出端口數(shù)目更少，所以進(jìn)一步減小了所需的PCB空間。而且由于本發(fā)明驅(qū)動電路的操作方法的緣故，所需控制信號的數(shù)目和可能的輸出端口數(shù)目更少，其中在本發(fā)明的驅(qū)動電路中，可以通過改變一個控制信號的頻率，利用該控制信號來控制一個以上功能裝置的工作。
權(quán)利要求
1.一種用來驅(qū)動象一LED、一蜂鳴器、一電壓變換器或一EL燈的功能裝置的驅(qū)動電路，該電路具有一電感器(1030；1130；1230；1330；1730)；用于連接一電壓源的第一連接點和第二連接點；開關(guān)裝置(1040；1140；1280；1380；1740)，當(dāng)該裝置處于第一狀態(tài)時，允許一電流從第一連接點流出，流經(jīng)電感器，由此對電感器充電，而當(dāng)該裝置處于第二狀態(tài)時，基本上阻止電流從第一連接點流至電感器，其中當(dāng)能量從電感器釋放給至少兩個功能裝置(1060，1020-1023；1160，1120-1123；1260，1220-1223；1360，1320-1323；1760，1721)時，這些功能裝置起作用，其特征在于，所述功能裝置中的一個是一振動片，該振動片在能量從電感器中釋放出來時產(chǎn)生一聲波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動電路，其中電感器和振動片構(gòu)成一蜂鳴器(1060，1160，1260，1360，1760)的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的驅(qū)動電路，其中所述功能元件中的一個是至少一個發(fā)光二極管(1020-1-23；1120-1123；1220-1223；1320-1323；1420-1423；1520-1523；1620-1623)，該發(fā)光二極管在能量從電感器中釋放出來時發(fā)光。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一個的驅(qū)動電路，其中所述功能元件中的一個是一電壓轉(zhuǎn)換電路(1481，1410；1582，1510；1681，1610)，該電壓轉(zhuǎn)換電路在能量從電感器中釋放出來時產(chǎn)生一預(yù)定電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的驅(qū)動電路，其中該電壓轉(zhuǎn)換電路是一降壓變換器(step-down converter)(1481，1410)，在該變換器中，預(yù)定電壓的數(shù)值小于施加在第一連接點與第二連接點之間的電壓數(shù)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的驅(qū)動電路，其中該電壓轉(zhuǎn)換電路是一升壓變換器(step-up converter)，在該變換器中，預(yù)定電壓的數(shù)值大于施加在第一連接點與第二連接點之間的電壓數(shù)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的驅(qū)動電路，其中預(yù)定電壓的極性與施加在第一連接點和第二連接點之間的電壓極性相反。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一個的驅(qū)動電路，包括至少一個開關(guān)裝置，該開關(guān)裝置用來控制能量從電感器釋放給選定數(shù)目的功能裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一個的驅(qū)動電路的操作方法，其中i)該方法包括以下步驟a)將開關(guān)裝置設(shè)定為處于第一狀態(tài)，用以控制一電流從第一連接點流出，流經(jīng)電感器，從而對電感器充電；之后b)將開關(guān)裝置設(shè)定為處于第二狀態(tài)，用以使存入電感器中的能量釋放給振動片，以產(chǎn)生一聲波；ii)其中通過選擇第一或第二頻率來選擇一可聽聲波或一非可聽聲波，其中，步驟a)與步驟b)交替重復(fù)，從而使振動片以與第一頻率的可聽聲波相對應(yīng)的頻率振動，和使振動片以與第二頻率的非可聽聲波相對應(yīng)的頻率振動。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的驅(qū)動電路的操作方法，就涉及與權(quán)利要求8有關(guān)的驅(qū)動電路來說，還包括以下步驟按照一預(yù)定順序控制至少一個開關(guān)裝置，該開關(guān)裝置用來控制能量從電感器釋放給選定數(shù)目的功能裝置，從而在兩個不同的時間段內(nèi)，將能量釋放給至少兩個功能裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用來驅(qū)動象一LED(1020—1023)、一蜂鳴器(1060)、一電壓變換器或一EL燈這樣的功能裝置的驅(qū)動電路(1000)以及該電路的操作方法。該電路包括:一電感器(1030);用于連接一電壓源(1050)的第一連接點和第二連接點;開關(guān)裝置(1040),當(dāng)該裝置處于第一狀態(tài)時,允許一電流從第一連接點流出,流經(jīng)電感器,由此對電感器充電,而當(dāng)該裝置處于第二狀態(tài)時,基本上阻止電流從第一連接點流至電感器;以及至少兩個功能裝置,當(dāng)能量從電感器釋放給這至少兩個功能裝置時,這至少兩個功能裝置起作用。
文檔編號H05B33/08GK1242925SQ9718121
公開日2000年1月26日 申請日期1997年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月3日
發(fā)明者H·安德松, J·于格馬克 申請人:艾利森電話股份有限公司