一種壓電式蜂鳴器的驅動電路的製作方法

2023-06-19 19:09:21

專利名稱：一種壓電式蜂鳴器的驅動電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於驅動電路，具體涉及一種壓電式蜂鳴器的驅動電路。
背景技術：
壓電式蜂鳴器是通過壓電效應的陶瓷片使金屬片振動而發聲。壓電式蜂 鳴器一般將高壓極壓化後的壓電陶瓷片黏貼于振動金屬片上，當施加交流電 壓後，壓電陶資片因壓電效應而生成機械變形伸展及收縮，利用此特性使金 屬片振動而發出聲響。壓電式蜂鳴器屬於容性負載器件，直流阻抗無限大，
交流阻抗也較大。驅動時需要較高的驅動電壓，但驅動電流較小， 一般在10mA 左右即可。
圖1所示為現有技術的壓電式蜂鳴器的驅動電路及其外圍電路示意圖， 以矽科公司的CS6031和CS6032系列計算器電路為例，具備有驅動壓電式蜂 鳴器發聲的功能。如圖l所示，10為壓電式蜂鳴器的驅動電鴻4莫塊，20為壓 電式蜂鳴器的外圍電路模塊；驅動電路模塊IO包括驅動埠 11、第一場效應 管13以及置於驅動埠 11和第一場效應管13之間的反相器12;為實現觸鍵 發音的效果，按鍵時，內置的鍵音產生模塊會向鍵音驅動埠 11輸出 3KHz-5KHz左右的方波，控制第一場效應管12的開啟和關閉。外圍電鴻4莫塊 20包括蜂鳴器21、直流低壓電源24與蜂鳴器並聯的電感23以及與電感23 串聯的限流電阻22。如果第一場效應管13打開時流過電感23的電流過大， 會導致第一場效應管13關閉時電感端產生過高的反電動勢電壓Vb， 過高的反電動勢電壓VB進一步會擊穿第一場效應管。為避免這一現象，外圍電路通
過限流電阻22來限制第一場效應管打開時流過電感23的電流。而蜂鳴器的 發聲大小正比於反電動勢電壓Vb。因此，現有技術的驅動電路帶來的問題主 要有(1)採用常規的增強型NM0S管來驅動蜂鳴器發聲，應用時需要通過外 置的限流電阻避免電感產生的反電動勢高壓擊穿鍵音驅動埠，降低了流過 電感的直流電流，使得電感的儲能減少，因此在第一場效應管關閉過程中得 到的反電動勢電壓較低，峰值一般在9V左右，驅動蜂鳴器發聲的強度較弱； (2)需要增加一個限流電阻，增加了外圍電路的生產成本。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種能從壓電式蜂鳴器的驅動電路設 計方面避免第 一場效應管的擊穿問題，從而能提升蜂鳴器的響度並能省去外 圍電路中與電感串聯的限流電阻。
為解決上述技術問題，本發明提供的壓電式蜂鳴器的驅動電路包括
第一場效應管，其輸出端輸出的波形施加到壓電式蜂鳴器，用於壓電式 蜂鳴器的發聲波形控制；
第二場效應管，其輸出端與所述第一場效應管的輸出端連接，用於避免 壓電式蜂鳴器發聲時的反電動勢電壓擊穿所述第一場效應管；
與所述第一場效應管的柵極和第二場效應管的柵極連接的控制電路模 塊，用於實現第一場效應管與第二場效應管之間的反相導通或者反相截止。
根據本發明所提供的驅動電路，其中，所述壓電式蜂鳴器發聲時，反電 動勢電壓偏置於所述第二場效應管，所述第二場效應管在反電動勢電壓偏置 條件下等效於反向偏置的二極體，所述二極體的反向擊穿電壓小於第一場效 應管關閉時的源漏擊穿電壓。所述第一場效應管為增強型NM0S管，其源端為所述第一場效應管的輸出端；所述第二場妖應夢W增強^tJMOS管，其漏端為
所述第二場效應管的輸出端。
根據本發明所提供的驅動電路，其中，所述控制電路模塊包括
兩個並聯的第 一反相器與第二反相器，第 一反相器與第二反相器的輸入
端與控制電路模塊的輸入端連接；
電阻，其一端與第二反相器串聯連接，其另一端與第一場效應管的柵極
連接；
控制電晶體，其輸出端與第一場效應管的柵極連接，其控制端與控制電 路模塊的輸入端連接；
與非門，其第一輸入端與第一反相器輸出端連接，其第二輸入端與第一 場效應管的柵極連接，其輸出端與第二場效應管的柵極連接。
所述控制電晶體為場效應管或者三極體之一。
本發明的技術效果是第一場效應管關閉時，在控制電3名4莫塊的作用下， 第二場效應管的柵極接高電平，第二場效應管導通；由於外圍電路的中電流 的變化，電感產生反電動勢電壓驅動蜂鳴器發聲；此時，笫二場效應管在反 電動勢電壓的偏置下等效於反向偏置的二極體，由於此等效的反向偏置二極 管的反向擊穿電壓小於第一場效應管的擊穿電壓，因此能避免第一場效應管 被反電動勢電壓擊穿，所述施加在蜂鳴器上的反電動勢電壓大小能夠提高至 等效的反向偏置二極體的反向擊穿電壓，因此蜂鳴器的響度能得到提高，並 且不需要外圍電路的限流電阻，因此能夠降低外圍電路的生產成本。


圖1是現有技術的壓電式蜂鳴器的驅動電路及其外圍電路示意圖； 圖2是包括本發明實施例的驅動電路的壓電式蜂鳴器示意圖；圖3是蜂鳴器發聲時第二場效應管的偏置示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。
圖2所示為包括本發明實施例的驅動電路的壓電式蜂鳴器示意圖。如圖2所示，30為壓電式蜂鳴器的驅動電路，是本發明所提供的一個具體實施，40為壓電式蜂鳴器的外圍電路。驅動電路30包括輸入端31、輸出端39、第一場效應管32、第二場效應管37、第一反相器33、第二反相器34、電阻35、與非門36以及控制電晶體38。其中，輸入端31專f入用於發聲控制的方波；第一反相器33與第二反相器34的輸入端共同與輸入端31連接，第一反相器33與第二反相器34並聯，反相器用來實現電平的高低轉換；第一場效應管3 為增強型NM0S管，用於壓電式蜂鳴器的發聲波形控制，用於發聲控制的方波經過第一場效應管32後，輸出至輸出端39,第一場效應管32的漏端接地，源端定義為第一場效應管的輸出端與驅動電路的輸出端39連接，柵極與電阻3、控制電晶體38以及與非門36的輸入端同時連接；電阻35 —端與第二反相器34的輸出端連接，另一端與第一場效應管32的柵極連接；控制電晶體38可以為場效應管或者三極體，本實施例優選為增強型NMOS管，其漏端接地、源端連接第一場效應管32的柵極、柵極與輸入端31連接；與非門36的第一輸入端與第一反相器33的輸出端連接，第二輸入端與第一場效應管32的柵極、控制電晶體38的源端同時連接，與非門36的輸出端連接第二場效應管37的柵極；第二場效應管37為增強型NMOS管，其漏端與第一場效應管32的源端串聯連接，用於避免壓電式蜂鳴器發聲時的反電動勢電壓擊穿第一場效應管32,柵極由與非門36輸出的波形控制，其源端偏置電源VDD。第一反相器33、第二反相器34、電阻35、與非門36—以及3聖制電晶體3S共同組成第一場效應管32和第二場效應管37的控制電路^莫塊，用於實現第一場效應管32和第二場效應管37的反相導通，在本實施例中，由於第一場效應管32和第二場效應管37均為增強型NM0S管，為實現第一場效應管和第二場效應管的反相導通或者反相截止，也即第一場效應管和第二場效應管的柵極上分別所施加的電平相反。
如圖2所示，外圍電路40包括蜂鳴器41、電感43以及直流電源44,電感"與蜂鳴器41並聯，迴路中電流變化時，電感能產生電動勢電壓，驅動蜂鳴器43發聲。與圖l所示現有技術的外電路相比，本實施例的外圍電路少了一個限流電阻22。
結合圖2和圖3所示，驅動電路30的具體工作過程如下
(1) 驅動電路中的輸入端31輸入用於控制聲音的方波，當輸入端31為低電平時，經第二反相器34後變為高電平，由於通過電阻35產生的RC延遲，控制第一場效應管32在一定時間範圍內逐步開啟，流過第一場效應管32的驅動電流從0逐漸變大到峰值；同時第一反相器33輸出高電平，與非門36輸出4氐電平，第二場效應管37處於關閉狀態。
(2) 當第一場效應管32處於峰值驅動時，流過外圍電感43的直流電流也達到《%值，電感43存儲的電磁能量達到飽和，此時第二場效應管37處於關閉，不影響電感對地的直流迴路。
(3) 當輸入端31輸入高電平時，控制電路才莫塊中的控制電晶體38導通，第一場效應管32的柵極接地，第一場效應管32關閉。由於控制電晶體38的柵電容比較大，因此CTRL1電平的變化也是一個逐漸的過程，流過笫一場效應管32的電流從峰值逐漸降低到0。同時，第一反相器33的輸出為低電平，與非門36的輸出端為高電平，第二場效應管37導通。(4)在第一場效應管32的逐漸關閉過程中，保存在電感43中的電^茲能釋放出來，靠近輸出端39的一側的電感端產生反電動勢高壓Vb，驅動蜂鳴器發聲。同時VB偏置於導通的第二場效應管37之上，由於Vb大於Vdd，第二場效應管37的源端與漏端反向偏置，等效為一個反偏二極體，如圖3所示為蜂鳴器發聲時第二場效應管的偏置示意圖，虛線部分的二極體表示第二場效應管等效為一個反偏的二極體，加載在驅動埠上的反電動勢電壓VB的峰值被限制在這個等效反偏二極體的擊穿電壓以內。
才艮據上述驅動電路的工作過程，第一場效應管的源漏擊穿電壓大於第二場效應管的等效反偏二極體的擊穿電壓，在第一場效應管32的柵電容C一定的情況下，根據第一場效應管所需要的導通速度，選擇電阻35的大小；根據第一場效應管所需要的關斷速率，選擇控制電晶體38的導通電阻，也即選擇其寬長比。
在實施例中，第一場效應管關閉的過程中，第二場效應管瞬間導通，電感產生的反電動勢電壓驅動蜂鳴器發聲時，反電動勢電壓VB偏置於第二場效應管上，由於此等效的反向偏置二極體的反向擊穿電壓小於第一場效應管的擊穿電壓，因此能避免第一場效應管^A電動勢電壓Vb去穿。所述施加在蜂鳴器上的VB大小能夠提高至等效的反向偏置二極體的反向擊穿電壓，因此蜂鳴器的響度能得到提高。並且，不再需要外圍電路的限流電阻來避免第一場效應管擊穿，因此，省去能夠降低外圍電路的生產成本。
在不偏離本發明的精神和範圍的情況下還可以構成許多有很大差別的
實施例。應當理解，除了如所附的權利要求所限定的，本發明不限於在說明書中所述的具體實施例。
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權利要求
1.一種壓電式蜂鳴器的驅動電路，其特徵在於包括第一場效應管，其輸出端輸出的波形施加到壓電式蜂鳴器，用於壓電式蜂鳴器的發聲波形控制；第二場效應管，其輸出端與所述第一場效應管的輸出端連接，用於避免壓電式蜂鳴器發聲時的反電動勢電壓擊穿所述第一場效應管；與所述第一場效應管的柵極和第二場效應管的柵極連接的控制電路模塊，用於實現第一場效應管與第二場效應管之間的反相導通或者反相截止。
2. 根據權利要求l所述的驅動電路，其特徵在於，所述第一場效應管為增強 型NM0S管，其源端為所述第一場效應管的輸出端；所述第二場效應管為 增強型NM0S管，其漏端為所述第二場效應管的輸出端。
3. 根據權利要求1所述的驅動電路，其特徵在於，所述第二場效應管在所述 反電動勢電壓偏置條件下等效於反向偏置的二極體，所述二極體的反向擊 穿電壓小於第一場效應管關閉時的源漏擊穿電壓。
4. 根據權利要求l所述的驅動電路，其特徵在於，所述控制電路模塊包括兩個並聯的第 一反相器與第二反相器，第 一反相器與第二反相器的輸 入端與控制電路模塊的輸入端連接；電阻，其一端與第二反相器串聯連接，其另一端與第一場效應管的柵 極連接；控制電晶體，其輸出端與第一場效應管的柵極連接，其控制端與控制 電路模塊的輸入端連接；與非門，其第一輸入端與第一反相器輸出端連接，其第二輸入端與第 一場效應管的柵極連接，其輸出端與第二場效應管的4冊極連4妄。
5.根據權利要求4所述的驅動電路，其特徵在於，所述控:刺電晶體為場效應 管或者三極體之一。
全文摘要
本發明提供一種壓電式蜂鳴器的驅動電路，驅動電路包括第一場效應管、第二場效應管、以及第一場效應管和第二場效應管的控制電路模塊，控制電路模塊用於實現第一場效應管與第二場效應管之間的反相導通或者反相截止，使第二場效應管能夠避免壓電式蜂鳴器發聲時的反電動勢電壓擊穿第一場效應管。本發明提供的驅動電路從驅動電路設計方面避免第一場效應管的擊穿問題，因此不需要外圍電路中用來避免第一場效應管擊穿的限流電阻，並能提升蜂鳴器的響度。
文檔編號G10K9/00GK101685629SQ20081020040
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月24日 優先權日2008年9月24日
發明者楊桂萍, 陳長華 申請人:無錫華潤矽科微電子有限公司