一种压电式蜂鸣器驱动电路的制作方法

本申请涉及蜂鸣器领域，尤其涉及一种压电式蜂鸣器驱动电路。

背景技术：

压电式蜂鸣器是通过压电效应的陶瓷片使金属片振动而发声，一般将高压极压化后的压电陶瓷片黏贴于振动金属片上，当施加交流电压后，压电陶瓷片因压电效应发生机械变形，出现伸展或收缩现象，利用此特性使得金属片振动而发出声响。压电式蜂鸣器属于容性负载器件，直流阻抗无限大，交流阻抗也较大，驱动时需要较高的驱动电压，但驱动电流较小，一般在10mA左右即可。

目前的压电式蜂鸣器驱动电路需要较高的电压，在低电压供电的系统中往往需要使用专用的升压电源芯片和专用的驱动集成芯片。这样的压电式蜂鸣器驱动电路受集成芯片的限制，输出的声音分贝数低；输入输出压差大，损失功耗大，而且静态功耗高，不节能。这样的压电式蜂鸣器驱动电路成本较高成本过高，而且在电池供电系统中，严重影响电池寿命，缩短了产品的生命周期，无法在成本敏感、低功耗、电池需较长寿命的报警器(比如独立式烟雾报警器)中广泛使用，

技术实现要素：

本申请提供一种压电式蜂鸣器驱动电路，在低电压供电系统中实现高分贝压电式蜂鸣器驱动电路，此驱动电路静态功耗低、成本低，可以广泛使用在电池需较长寿命的报警器中。

本申请提供的压电式蜂鸣器驱动电路，包括：依次连接的使能控制模块、稳定模块、振荡控制模块和升压驱动模块；

所述使能控制模块包括晶体管Q1和晶体管Q2，所述晶体管Q1的第一电极与所述晶体管Q2控制极相连接，控制极与所述压电式蜂鸣器驱动电路的输入端相连接，用于接收外部使能控制信号；根据所述外部使能控制信号，所述晶体管Q1控制所述晶体管Q2截止或导通，当所述晶体管Q1截止时，所述晶体管Q2截止，当所述晶体管Q1导通时，所述晶体管Q2导通；

所述稳定模块为所述振荡控制模块提供稳定的控制信号，其包括晶体管Q3，所述晶体管Q3的控制极与所述晶体管Q1的第一电极相连接；所述晶体管Q1根据所述外部使能控制信号控制所述晶体管Q3截止或导通，当所述晶体管Q1截止时，所述晶体管Q3导通，当所述晶体管Q1导通时，所述晶体管Q3截止；

所述振荡控制模块包括晶体管Q4和电容C1，所述晶体管Q4的控制极与所述晶体管Q2的第一电极和所述晶体管Q3的第一电极相连接；当所述晶体管Q2导通时，所述晶体管Q2控制所述晶体管Q4导通，所述振荡控制模块工作，当所述晶体管Q3导通时，所述晶体管Q3控制所述晶体管Q4截止，所述振荡控制模块不工作；所述电容C1的一端连接所述稳定模块和所述晶体管Q4的控制极，另一端连接所述升压驱动模块；

所述升压驱动模块包括变压器L1和压电蜂鸣器B1，所述变压器L1的初级线圈与所述晶体管Q4的第一电极相连接，所述变压器L1的次级线圈与所述压电蜂鸣器B1第一引脚和第二引脚并联；所述电容C1进行充电或放电时，晶体管Q4在导通或截止切换状态，实现所述振荡控制模块控制所述升压驱动模块工作，使得所述变压器L1的初级线圈不停的振荡，所述压电蜂鸣器B1因压电效应发出蜂鸣声。

在一些实施例中，所述压电蜂鸣器B1的第三引脚还与所述电容C1相连接，将压电蜂鸣器B1的振荡反馈信号输出至所述电容C1，所述电容C1放电使所述晶体管Q4截止，振荡反馈信号BEEP_F为高电平，所述晶体管Q4导通时，振荡反馈信号BEEP_F为低电平，所述电容C1充电。

在一些实施例中，所述振荡控制模块启动时，所述晶体管Q4第一次导通状态，使得所述升压驱动模块启动，此时，振荡反馈信号BEEP_F先为低电平，所述电容C1瞬间放电使晶体管Q4截止，所述振荡反馈信号BEEP_F变为高电平，所述电容C1放电结束后，所述晶体管Q4受所述晶体管Q2的控制变为导通状态，所述振荡反馈信号BEEP_F再变为低电平。

在一些实施例中，所述稳定模块还包括二极管D1，所述二极管D1与所述晶体管Q3并联，为稳压二极管，用于对振荡反馈信号BEEP_F进行稳压，保护所述晶体管Q3。

在一些实施例中，所述振荡控制模块还包括二极管D2，所述二极管D2与所述晶体管Q4并联，为稳压二极管，在所述振荡控制模块工作时，对所述晶体管Q4进行保护。

在一些实施例中，所述晶体管Q3的第一电极还与所述晶体管Q2的第一电极相连接，当所述晶体管Q2导通，处于饱和状态时，为所述稳定模块提供电源。

在一些实施例中，所述变压器L1为自耦变压器。

在一些实施例中，改变所述变压器L1的变比设计可使次级线圈得到较高的电动势，所述压电蜂鸣器B1发出高分贝蜂鸣声。

在一些实施例中，所述晶体管Q3的工作原理为电压控制。

在一些实施例中，所述晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4包括双极性晶体管或MOS管。

本申请的有益效果是：本申请提供的压电式蜂鸣器驱动电路由于通过晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4这些三极管之间巧妙的电路连接来控制压电蜂鸣器B1发出或停止发出蜂鸣声，在压电蜂鸣器B1不工作时，晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4的电流消耗极低，使得压电式蜂鸣器驱动电路待机功耗极低，更节能；另外由于采用自耦变压器，通过改变变压器L1的变比设计可使次级线圈得到较高的电动势，压电蜂鸣器B1发出高分贝蜂鸣声，从而在低电压供电系统中实现了高分贝压电式蜂鸣器驱动电路，可以广泛使用在电池需较长寿命的报警器中。

附图说明

图1为本申请提供的压电式蜂鸣器驱动电路结构框图；

图2为本申请实施例提供的一种压电式蜂鸣器驱动电路示意图。

具体实施方式

实施例一：

请参考图1和图2，本申请提供一种压电式蜂鸣器驱动电路，该压电式蜂鸣器驱动电路包括依次连接的使能控制模块1、稳定模块2、振荡控制模块3和升压驱动模块4。

使能控制模块1包括晶体管Q1、晶体管Q2以及起限流作用的电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，晶体管Q1和晶体管Q2为双极性晶体管。电阻R1连接于压电式蜂鸣器驱动电路的输入端EN与晶体管Q1基极B之间，晶体管Q1通过电阻R1接收外部使能控制信号。电阻R2连接于晶体管Q1发射极E与晶体管Q1基极B之间，其中，晶体管Q1发射极E接地。电阻R3与晶体管Q1集电极C相连接，晶体管Q1通过电阻R3与稳定模块2相连接。电阻R4连接于晶体管Q1集电极C与晶体管Q2基极B之间，根据外部使能控制信号，晶体管Q1通过电阻R2控制晶体管Q2截止或导通，当晶体管Q1截止时，晶体管Q2截止；当晶体管Q1导通时，晶体管Q2导通。电阻R5连接于晶体管Q2发射极E与晶体管Q2集电极C之间，晶体管Q2发射极E接电源VCC，晶体管Q2集电极C还与稳定模块2相连接，当晶体管Q2导通，处于饱和状态时，为稳定模块2提供电源。

稳定模块2包括晶体管Q3、起限流作用的电阻R6和稳压二极管D1。晶体管Q3为NMOS管，晶体管Q3删极G通过电阻R3与晶体管Q1集电极C相连接，晶体管Q1根据外部使能控制信号控制晶体管Q3截止或导通，当晶体管Q1截止时，晶体管Q3导通，当晶体管Q1导通时，晶体管Q3截止；晶体管Q3漏极D与电阻R6相连接；晶体管Q3源极S接地。其中，电阻R6的一端连接晶体管Q2，另一端连接晶体管Q3和振荡控制模块3，使得晶体管Q3的漏极D与振荡控制模块3相连接。因此，晶体管Q2通过电阻R6控制晶体管Q3的漏极D，当晶体管Q2导通时，晶体管Q3的漏极D为高电平；通过晶体管Q3的漏极D，稳定模块2为振荡控制模块3提供稳定的控制信号。稳压二极管D1与晶体管Q3的漏极D和源极S并联，用于对振荡反馈信号BEEP_F进行稳压，保护晶体管Q3。

振荡控制模块3包括晶体管Q4、电容C1、起限流作用的电阻R7和稳压二极管D2。晶体管Q4为NMOS管，晶体管Q4的栅极G分别与晶体管Q3的漏极D、上述电阻R6另一端和电容C1相连接，当晶体管Q2导通时，晶体管Q2通过电阻R6控制晶体管Q4导通，振荡控制模块3工作，当晶体管Q3导通时，即晶体管Q3的漏极D输出稳定的低电平，从而使得晶体管Q4截止，振荡控制模块3不工作；晶体管Q4的源极S接地；晶体管Q4的漏极D与升压驱动模块4相连接，控制升压驱动模块4工作。电阻R7两端分别连接电容C1和电源VCC。稳压二极管D2与晶体管Q4的漏极D和源极S并联，在振荡控制模块3工作时，对晶体管Q4进行保护。电容C1的一端连接稳定模块2和晶体管Q4，另一端连接电阻R7和升压驱动模块4，接收来自升压驱动模块4的振荡反馈信号BEEP_F。

升压驱动模块4由振荡控制模块3控制，包括变压器L1和压电蜂鸣器B1。变压器L1的初级线圈与晶体管Q4和电源VCC相连接，变压器L1的次级线圈与压电蜂鸣器B1第一引脚M和第二引脚S并联，当晶体管Q4导通时，将控制升压驱动模块4开始工作，从而使变压器L1的初级线圈振荡，压电蜂鸣器B1因压电效应发出蜂鸣声。压电蜂鸣器B1的第三引脚F还与电容C1相连接，将压电蜂鸣器B1的振荡反馈信号输出至电容C1。变压器L1为自耦变压器(三端电感)，改变变压器L1的变比设计可使次级线圈得到较高的电动势，从而使压电蜂鸣器B1发出高分贝蜂鸣声。

电容C1放电使晶体管Q4截止，振荡反馈信号BEEP_F为高电平；晶体管Q4导通时，振荡反馈信号BEEP_F为低电平，电容C1充电。电容C1进行充电或放电，振荡控制模块3控制升压驱动模块4工作，使得变压器L1的初级线圈不停的振荡，压电蜂鸣器B1因压电效应发出高分贝蜂鸣声。

根据上述压电式蜂鸣器驱动电路，当需要压电蜂鸣器B1发出蜂鸣声时，其控制过程为：

(1)晶体管Q1基极B从输入端EN接收外部使能控制信号，变为高电平，晶体管Q1导通，晶体管Q1集电极C为低电平，晶体管Q2基极B为低电平，使得晶体管Q2导通，晶体管Q2集电极C为高电平；

(2)晶体管Q1集电极C为低电平，NMOS管Q3栅极G为低电平，NMOS管Q3截止；

(3)晶体管Q2集电极C为高电平，NMOS管Q3漏极D为高电平，使得NMOS管Q4栅极G为高电平，NMOS管Q4导通，振荡控制模块3启动；

(4)NMOS管Q4第一次导通，使得升压驱动模块4启动，使得压电蜂鸣器B1发出高分贝蜂鸣声。

需指出的是，在晶体管Q4第一次导通使得升压驱动模块4启动时，振荡反馈信号BEEP_F先为低电平，电容C1瞬间放电使晶体管Q4变为截止状态，振荡反馈信号BEEP_F变为高电平，电容C1放电结束后，晶体管Q4受晶体管Q2的控制再变为导通状态，振荡反馈信号BEEP_F再变为低电平。

振荡控制模块3启动后，电容C1的充放电时，NMOS管Q4在导通或截止切换状态，从而使变压器L1的初级线圈的不停的振荡，压电蜂鸣器B1发出持续的高分贝蜂鸣声。

根据上述压电式蜂鸣器驱动电路，当需要压电蜂鸣器B1停止发出蜂鸣声时，其控制过程为：

(1)晶体管Q1基极B从输入端EN接收外部使能控制信号，变为低电平，晶体管Q1截止，晶体管Q1集电极C为高电平，晶体管Q2基极B为高电平，使得晶体管Q2截止；

(2)晶体管Q1集电极C为高电平，NMOS管Q3栅极G为高电平，NMOS管Q3导通，NMOS管Q3漏极D为稳定的低电平；

(3)NMOS管Q3漏极D为稳定的低电平，使得NMOS管Q4栅极G也为稳定的低电平，NMOS管Q4截止，振荡控制模块3停止工作；

(4)振荡控制模块3停止工作，使得升压驱动模块4也停止工作，压电蜂鸣器B1停止发出蜂鸣声。

在压电蜂鸣器B1不发出蜂鸣声时，晶体管Q1、晶体管Q2和NMOS管Q4这些三极管均为截止，使能控制模块1、振荡控制模块2和升压驱动模块4几乎没有电流消耗；稳定模块3的NMOS管Q3尽管处于导通状态，但是NMOS管Q3的工作原理是电压控制，所以稳定模块3也几乎没有电流消耗，而且由于稳定模块2采用NMOS管控制，静态功耗低，因此，本申请的压电式蜂鸣器驱动电路具有极低的待机功耗。

实施例二：

实施例一中的晶体管Q1、晶体管Q2可以替换为相同工作原理的其他晶体管，比如MOS管。

实施例三：

实施例一中的晶体管Q3、晶体管Q4可以替换为相同工作原理的其他晶体，管，比如双极性晶体管。

实施例四：

在不考虑体积、成本、效率的前提下，实施例一中的变压器L1可以替换为普通的变压器。

由于本申请提供的压电式蜂鸣器驱动电路巧妙的电路连接可实现：在晶体管Q1导通时，控制晶体管Q2导通和晶体管Q3截止，晶体管Q2导通控制晶体管Q4导通，振荡控制模块工作；振荡控制模块工作后，电容C1的充放电时，晶体管Q4在导通或截止切换状态，从而使变压器L1的初级线圈的不停的振荡，压电蜂鸣器B1发出持续的高分贝蜂鸣声；晶体管Q1截止，控制晶体管Q2截止和晶体管Q3导通，晶体管Q3导通，晶体管Q3漏极D输出稳定的低电平，使得NMOS管Q4栅极G也为稳定的低电平，控制NMOS管Q4截止，振荡控制模块停止工作，再使得升压驱动模块4也停止工作，压电蜂鸣器B1停止发出蜂鸣声。

综上所述，本申请提供的压电式蜂鸣器驱动电路由于通过晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4这些三极管之间巧妙的电路连接来控制压电蜂鸣器B1发出或停止发出蜂鸣声，在压电蜂鸣器B1不工作时，晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4的电流消耗极低，使得压电式蜂鸣器驱动电路待机功耗极低，更节能；另外由于采用自耦变压器，通过改变变压器L1的变比设计可使次级线圈得到较高的电动势，压电蜂鸣器B1发出高分贝蜂鸣声，从而在低电压供电系统中实现了高分贝压电式蜂鸣器驱动电路，可以广泛使用在电池需较长寿命的报警器中。

本申请实施例中使用的晶体管可以是任何结构的晶体管，如场效应晶体管(FET，Field Effect Transistor)，或者双极型晶体管(BJT，Bipolar Junction Transistor)。当晶体管为FET时，控制极指栅极，第一电极指漏极，第二电极指源极；当晶体管为BJT时，控制极指基极，第一电极指集电极，第二电极指发射极。当晶体管作为开关使用时，其漏极和源极可以根据实际使用的晶体管类型(例如P型或N型)进行互换。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。