具体实施方式
以下,将参照构成本发明一部分的附图描述本发明的实施例。
图1示出根据本发明第一实施例的车辆防盗警报驱动电路的配置。车辆防盗警报电路包括变压器T1、发声体驱动单元1、车辆电池单元2、内部电池单元3、以及控制器4。
将描述变压器T1的配置。将变压器T1配置为自耦变压器。将变压器T1的输出部分连接到包括压电陶瓷板(振动陶瓷板)、动态扬声器等的报警器Si(发声体)。变压器T1包括从线圈的端部顺序设置的分接头t1到t7。分接头t2到t6形成输入部分而分接头t1和t7形成输出部分。分接头t1和t7设置在线圈的两个端部,并且分接头t4(中心分接头)设置在变压器T1的中心点。进而,分接头t2(第一分接头)和分接头t3(第三分接头)设置在分接头t1和分接头t4之间而分接头t5(第四分接头)和分接头t6(第二分接头)设置在分接头t4和分接头t7之间。分接头t2和分接头t4之间的线圈匝数等于分接头t4和分接头t6之间的线圈匝数而分接头t3和分接头t4之间的线圈匝数等于分接头t4和分接头t5之间的线圈匝数。进而,分接头t2和分接头t4之间以及分接头t4和分接头t6之间的线圈匝数大于分接头t3和分接头t4之间以及分接头t4和分接头t5之间的线圈匝数。分接头t1和t7经过连接器CN1连接到报警器Si。进而,分接头t4位于变压器T1的中心点,并且连接到车辆电池单元2和内部电池单元3。而且,分接头t2、t3、t5和t6连接到发声体驱动单元1。
接下来,将描述发声体驱动单元1的配置。发声体驱动单元1包括切换元件Q1到Q4、电阻器R1到R4、电容器C1和二极管D3和D4。进而,发声体驱动单元1和变压器T1形成推挽式(push-pull)电路。切换元件Q1是包括分别作为第一驱动开关和第二驱动开关的两个N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)FET1a和FET1b的复合封装。进而,每一个MOSFET FET1a和FET1b包括设置在漏极和源极之间的寄生二极管;以及设置在栅极和源极之间的栅极保护二极管。进而,切换元件Q3是与切换元件Q1相同的元件并且包括分别作为第三驱动开关和第四驱动开关的MOSFET FET2a和FET2b。
进而,切换元件Q2是包括两个NPN类型晶体管Tr1a和Tr1b的复合封装。进而,每一个晶体管Tr1a和Tr1b包括设置在基极的输入端子处的偏置电阻器以及设置在基极和发射极之间的偏置电阻器。进而,切换元件Q4是与切换元件Q2相同的元件并且包括晶体管Tr2a和Tr2b。
MOSFET FET1a具有经由二极管D3连接到分接头t2的漏极、连接到电阻器R1和晶体管Tr1a的集电极之间的连接结点的栅极、以及连接到地GND的源极。MOSFET FET1b具有经由二极管D4连接到分接头t6的漏极、连接到电阻器R2和晶体管Tr1b的集电极之间的连接结点的栅极、以及连接到地GND的源极。二极管D3具有连接到分接头t2的阳极以及连接到MOSFET FET1a的漏极的阴极。二极管D4具有连接到分接头t6的阳极以及连接到MOSFET FET1b的漏极的阴极。进而,晶体管Tr1a具有经由电阻器R1连接到分接头t4的集电极、连接到地GND的发射极、以及其上输入有驱动信号S1a的基极。晶体管Tr1b具有经由电阻器R2连接到分接头t4的集电极、连接到地GND的发射极、以及其上输入有驱动信号S1b的基极。
进而,MOSFET FET2a具有连接到分接头t3的漏极、连接到电阻器R3和晶体管Tr2a的集电极之间的连接结点的栅极、以及连接到地GND的源极。MOSFET FET2b具有连接到分接头t5的漏极、连接到电阻器R4和晶体管Tr2b的集电极之间的连接结点的栅极、以及连接到地GND的源极。进而,晶体管Tr2a具有经由电阻器R3连接到分接头t4的集电极、连接到地GND的发射极、以及其上输入有驱动信号S1c的基极。晶体管Tr2b具有经由电阻器R4连接到分接头t4的集电极、连接到地GND的发射极、以及其上输入有驱动信号S1d的基极。
进而,将电容器C1配置为电解电容器并且设置在变压器T1的分接头t4和地GND之间。
接下来,将描述车辆电池单元2的配置。车辆电池单元2包括可附接和可拆卸的主电池(车辆电池)21、开关单元22和充电单元23。
主电池(第一功率源)21装载在车辆中并且配置为铅蓄电池。来自主电池21的输出电压V1是12V的DC电压。主电池21的正电极连接到开关单元22和充电单元23而其负电极连接到地GND。
开关单元22包括晶体管Tr3和Tr4、电阻器R5到R7、以及二极管D1(第一反向电流阻挡部件)。晶体管Tr3(第一功率开关)为PNP类型晶体管,并且晶体管Tr4为在其基极和发射极之间具有偏置电阻器的NPN类型晶体管。晶体管Tr3具有连接到主电池21的发射极、连接到二极管D1的阳极的集电极、以及经由电阻器6连接到晶体管Tr4的集电极的基极。进而,电阻器R5设置在晶体管Tr3的发射极和基极之间。进而,晶体管Tr4具有连接到地GND的发射极、以及其上经过电阻器R7输入有电池控制信号S2的基极。进而,二极管D1的阴极连接到变压器T1的分接头t4。
充电单元(充电电路)23包括晶体管Tr5和Tr6、电阻器R8到R10、齐纳二极管ZD1和二极管D2。晶体管Tr5是PNP类型晶体管,并且晶体管Tr6是在其基极和发射极之间具有偏置电阻器的NPN类型晶体管。晶体管Tr6具有连接到电阻器R9的集电极、连接到地GND的发射极、以及其上经过电阻器R10输入有充电控制信号S3的基极。进而,齐纳二极管ZD1具有连接到电阻器R9的阳极以及连接到主电池21的阴极。晶体管Tr5具有经由电阻器R8连接到主电池21的发射极、连接到齐纳二极管ZD1和电阻器R9之间的连接结点的基极、以及连接到二极管D2的阳极的集电极。进而,二极管D2的阴极经由连接器CN2连接到用于备份的内部电池31的正电极。
接下来,将描述内部电池单元3的配置。内部电池单元3包括内部电池31和开关单元32。
诸如镍氢电池的二次(secondary)电池或者诸如锂电池的原(primary)电池用作内部电池(第二功率源)31。内部电池31输出从4.8V到6.0V范围的DC电压。在当前实施例中,内部电池31包括五个1.2V的镍氢电池,以使得内部电池31的输出电压V2为6.0V的DC电压。进而,内部电池31的正电极经由连接器CN2连接到开关单元32并且其负电极经由连接器CN2连接到地GND。
开关单元32包括切换元件(第二功率开关)Q5、NPN类型晶体管Tr7以及电阻器R11。切换元件Q5是包括两个P沟道MOSFET FET3a和FET3b的复合封装。MOSFET FET3a具有连接到内部电池31的漏极、连接到MOSFET FET3b的源极的源极、以及连接到晶体管Tr7的集电极的栅极。进而,MOSFET FET3b具有连接到变压器T1的分接头t4的漏极、以及连接到晶体管Tr7的集电极的栅极。进而,MOSFET FET3a和FET3b具有连接在其源极和栅极之间的电阻器R11。进而,每一个MOSFET FET3a和FET3b包括设置在漏极和源极之间的寄生二极管以及设置在栅极和源极之间的栅极保护二极管。
进而,晶体管Tr7包括设置在基极的输入端子处的偏置电阻器以及设置在基极和发射极之间的偏置电阻器。晶体管Tr7具有连接到地GND的发射极、以及其上经过偏置电阻器输入有内部电池控制信号S4的基极。
接下来,将描述控制器4的配置。控制器4由来自连接至其的内部电池31的输出电压V2驱动。控制器4向发声体驱动单元1输出驱动信号S1a到S1d,从而控制MOSFET FET1a、FET1b、FET2a、FET2b的开/关。进而,开关单元22和32形成功率源选择单元。控制器4向开关单元22输出电池控制信号S2,向充电单元23输出充电信号S3,并且向开关单元32输出内部电池控制信号S4。进而,控制器4导通开关单元22或者开关单元32,以使得电功率从主电池21或者内部电池31供应到变压器T1。进而,控制器4检测来自主电池21的输出电压V1以及来自内部电池31的输出电压V2。进而,控制器4接收警报信号S5,该警报信号包含关于是否从设置在车辆防盗警报设备中的异常检测器(未示出)检测到异常的信息。
接下来,将描述根据本发明实施例的车辆防盗警报电路的操作。
首先,将解释通过使用主电池21驱动报警器Si的情况。控制器4检测来自主电池21的输出电压V1。然后,如果输出电压V1等于或者大于预定值,则确定主电池21存在。然后,控制器4向开关单元22输出具有高电平的电池控制信号S2。如果将高电平的电池控制信号S2输入到开关单元22的晶体管Tr4的基极,则晶体管Tr4导通(turn on)并且晶体管Tr3导通。因此,主电池21经过二极管D1电连接到变压器T1的分接头t4。结果,电功率从主电池21供应到变压器T1。
进而,控制器4向开关单元32输出低电平的内部电池控制信号S4。如果将低电平的内部电池控制信号S4输入到开关单元32的晶体管Tr7的基极,则晶体管Tr7截止并且MOSFET FET3a和FET3b截止。因此,内部电池31与变压器T1的分接头t4断开以使得电功率不从内部电池31供应到变压器T1。
如果车辆防盗警报设备检测到异常,则从异常检测器(未示出)向控制器4输出高电平的警报信号S5。如果将高电平的警报信号S5输入到控制器4同时控制器4输出高电平的电池控制信号S2,则控制器4向发声体驱动单元1交替输出具有高电平和低电平的驱动信号S1a和S1b。进而,控制器向发声体驱动单元1输出各具有低电平的驱动信号S1c和S1d。
如果向切换元件Q2输出各具有高电平的驱动信号S1a和S1b,则晶体管Tr1a和Tr1b导通并且切换元件Q1的MOSFET FET1a和FET1b导通。因此,变压器T1的分接头t2和t6短路到地GND。进而,如果向切换元件Q2输出各具有低电平的驱动信号S1a和S1b,则晶体管Tr1a和Tr1b截止并且切换元件Q1截止。因此,分接头t2和t6与地GND断开。
因此,控制器4交替输出具有高电平和低电平的驱动信号S1a和S1b,从而交替导通和截止MOSFET FET1a和FET1b。结果,电流交替地在变压器T1的分接头t2和t4之间以及分接头t4和t6之间流动。如上所述,通过使用配置为推挽式电路的发声体驱动单元1在分接头t1和t7之间生成报警器驱动功率,其中升压并转换从主电池21供应到变压器T1的分接头t4的输出电压V1。将报警器驱动功率供应到经过连接器CN1连接的报警器Si,以使得报警器Si产生警报声音。
进而,由于将各具有低电平的驱动信号S1c和S1d输入到切换元件Q4,晶体管Tr2a和Tr2b以及MOSFET FET2a和FET2b截止。因此,分接头t3和t5与地GND断开。
进而,如果车辆防盗警报设备没有检测到异常,则从异常检测器(未示出)向控制器4输出低电平的警报信号S5。如果将低电平的警报信号S5输入到控制器4,则控制器4向开关单元22输出低电平的电池控制信号S2,并且向发声体驱动单元1输出各具有低电平的驱动信号S1a到S1d。因此,由于MOSFET FET1a、FET1b、FET2a和FET2b截止,电流不在变压器T1中流动并且报警器Si不产生警报声音。
进而,控制器4检测内部电池31的输出电压V2。如果输出电压V2等于或者小于预定值,则控制器4向充电单元23输出高电平的充电信号S3。如果将高电平的充电信号S3输入到晶体管Tr6的基极,则晶体管Tr6导通并且晶体管Tr5导通。随着晶体管Tr5导通,主电池21的输出电压V1经过电阻器R8和二极管D2施加到内部电池31的正电极。随后,内部电池31充电。
在内部电池31充电以使得输出电压V2等于或者大于预定值时,控制器4向充电单元23输出低电平的充电信号S3。如果将低电平的充电信号S3输入到晶体管Tr6的基极,则晶体管Tr6截止并且晶体管Tr5截止。因此,停止从主电池21供应到内部电池31的电功率。进而,由于二极管D2(第五反向电流阻挡部件)设置在充电单元23的输出端子处以限制电流流动方向。因此,二极管D2阻挡从内部电池31至充电单元23的电流,以使得能够防止晶体管Tr5由来自内部电池31的反向电压损坏。
接下来,将解释通过使用内部电池31驱动报警器Si的情况。如果主电池21不存在,当前实施例的车辆防盗警报电路采用内部电池31以驱动报警器Si。例如,盗窃者可将主电池21与车辆分离以停止车辆防盗警报设备的操作和警报声音。
首先,控制器4检测主电池21的输出电压V1。如果输出电压V1等于或者小于预定值,则控制器4确定主电池21不存在。然后,控制器4向开关单元32输出高电平的内部电池控制信号S4。如果将高电平的内部电池控制信号S4输入到晶体管Tr7的基极,则晶体管Tr7导通并且切换元件Q5的MOSFET FET3a和FET3b导通。因此,内部电池31电连接到变压器T1的分接头t4。结果,从内部电池31向变压器T1供应电功率。
进而,控制器4向开关单元22输出低电平的电池控制信号S2。
如果将低电平的电池控制信号S2输入到开关单元22的晶体管Tr4的基极,则晶体管Tr4截止并且晶体管Tr3截止。因此,主电池21与变压器T1的分接头t4断开,并且同时,控制器4输出高电平的内部电池控制信号S4并且向发声体驱动单元1交替输出具有高电平和低电平的驱动信号S1c和S1d。进而,控制器4向发声体驱动单元1输出各具有低电平的驱动信号S1a和S1b。
如果向切换元件Q4输出各具有高电平的驱动信号S1c和S1d,则晶体管Tr2a和Tr2b导通并且切换元件Q3的MOSFET FET2a和FET2b导通。因此,变压器T1的分接头t3和t5短路到地GND。进而,如果向切换元件Q4输出各具有低电平的驱动信号S1c和S1d,则晶体管Tr2a和Tr2b截止并且切换元件Q3截止。因此,分接头t3和t5与地GND断开。
因此,控制器4交替输出具有高电平和低电平的驱动信号S1c和S1d,从而交替导通和截止MOSFET FET2a和FET2b。结果,电流交替在变压器T1的分接头t3和t4之间以及分接头t4和t5之间流动。如上所述,通过使用配置为推挽式电路的发声体驱动单元1而在分接头t1和t7之间生成报警器驱动功率,其中升压并转换从内部电池31施加到变压器T1的分接头t4的输出电压V2。向经过连接器CN1连接的报警器Si供应报警器驱动功率,以使得报警器Si产生警报声音。
进而,由于向切换元件Q2输入低电平的驱动信号S1a和S1b,晶体管Tr1a和Tr1b以及MOSFET FET1a和FET1b截止。因此,分接头t2和t4与地GND断开。
如上所述,如果主电池21的输出电压V1等于或者小于预定值,则功率源改变到内部电池31并且报警器Si产生警报声音。
在主电池21与车辆分离的情况下,如果将内部电池31的输出电压(反向电压)施加到设置在车辆电池单元2的开关单元22中的PNP类型晶体管Tr3的集电极,则会损坏晶体管Tr3。
然而,在当前实施例中,二极管D1(第一反向电流阻挡部件)设置在汽车电池单元2的输出端子。二极管D1具有连接到晶体管Tr3的集电极的阳极以及连接到MOSFET FET3b的漏极的阴极。因此,内部电池31的输出电压V2不施加到晶体管Tr3的集电极。
进而,在报警器Si通过使用内部电池31产生警报声音时,交替导通和截止MOSFET FET2a和FET2b并且电流在变压器T1中流动。在这种情况下,如果MOSFET FET2a处于导通状态并且MOSFET FET2b处于截止状态,则输出电压V2施加在分接头t3和t4之间。
假设分接头t3和t4之间的线圈匝数为n1,并且分接头t2和t4之间的线圈匝数为n2。在分接头t2和t4之间生成的电压V3为n2×V2/n1。在当前实施例中,将n1和n2之间的关系设定为
因此,在分接头t2和t4之间生成的电压V3为n2×V2/n1=(12V/6V)×6V=12V。在这种情况下,MOSFET FET1a的漏-源电压Vds为-(V3-V2)=-(12V-6V)=-6V。即,在使用内部电池31的驱动操作中,在MOSFET FET2a导通时,在MOSFETFET1a的漏极和源极之间生成-6V的反向电压。类似地,在MOSFET FET2b导通时,在MOSFET FET1b的漏极和源极之间生成-6V的反向电压。反向电压经过MOSFET FET1a或者FET1b中的二极管产生电连接。
然而,在当前实施例中,在MOSFET FET1a和分接头t2之间设置二极管D3(第二反向电流阻挡部件),并且在MOSFET FET1b和分接头t6之间设置二极管D4(第三反向电流阻挡部件)。二极管D3具有连接到分接头t2的阳极,以及连接到MOSFET FET1a的漏极的阴极。二极管D4具有连接到分接头t6的阳极,以及连接到MOSFET FET1b的漏极的阴极。因此,能够防止反向电压施加到MOSFET FET1a和FET1b。
进而,由于主电池21的输出电压V1(12V)高于内部电池31的输出电压V2(6V),电流会从主电池21流到内部电池31。然而,开关单元32包括作为反向电流阻挡部件(第四反向电流阻挡部件)的切换元件Q5。具体地说,切换元件Q5,即MOSFET FET3a和FET3b,串联连接在内部电池31和二极管D1之间。由于MOSFET FET3b的漏极连接到二极管D1,输出电压V1经过MOSFET FET3b的寄生二极管施加到MOSFET FET3a。然而,在主电池21附接到车辆时,MOSFET FET3a处于截止状态。因此,阻挡从MOSFET FET3a的源极流到漏极的电流,并且因此,输出电压V1不施加到内部电池31。
进而,当前实施例的车辆防盗警报电路取决于使用哪一个功率源驱动报警器Si来改变要使用的分接头。在由主(main)电池21驱动报警器Si的情况下,MOSFET FET1a和FET1b导通和截止,并且电流在分接头t2和t4之间以及分接头t4和t6之间流动。进而,在由内部电池31驱动报警器Si的情况下,MOSFET FET2a和FET2b导通和截止,并且电流在分接头t3和t4之间以及分接头t4和t5之间流动。在由内部电池31驱动报警器Si时使用的分接头t3和t4之间以及分接头t4和t5之间的线圈匝数小于在由主电池21驱动报警器Si时使用的分接头t2和t4之间以及分接头t4和t6之间的线圈匝数。因此,施加到变压器T1的分接头t4的电压在使用内部电池31时比在使用主电池21时升压得更多。结果,尽管使用其输出电压V2(6V)低于主电池21的输出电压V1(12V)的内部电池31驱动报警器Si,也能够生成具有足够声音压力等级的警报声音。
进而,在当前实施例中,将分接头t2和t4之间以及分接头t4和t6之间的线圈匝数n2与分接头t3和t4之间以及分接头t4和t5之间的线圈匝数n1之间的关系设定为
因此,能够在由主电池21驱动报警器Si时和由内部电池31驱动报警器Si时生成具有基本上相同的声音压力等级的警报声音。
进而,传统车辆防盗警报电路采用反激式类型DC/DC转换器13以对主电池11和内部电池12的输出电压进行升压。由于反激式类型DC/DC转换器13不适合输出大的功率,因此存在发声体15的声音压力等级变小的问题。并且,由于DC/DC转换器13通过改变升压(递升)比值来将不同的输入电压转换为预定的输出电压V13,因此电路配置变得复杂。
然而,在当前实施例中,发声体驱动单元1和变压器T1形成推挽式电路。发声体驱动单元1交替导通和截止MOSFET FET1a和FET1b或者MOSFET FET2a和FET2b以对施加到变压器T1的分接头t4的DC电压进行升压并且将其转换为高频率功率,以将该高频率功率供应到报警器Si。因此,与反激式类型DC/DC转换器13相比较,能够向报警器Si供应较大的电功率并且增加声音压力等级。结果,能够增加从报警器Si生成的警报声音。
进而,由于使用包括发声体驱动单元1和变压器T1的推挽式电路来将DC电压升压并转换为高频率功率,与传统情况不同的是,不需要安装DC/DC转换器13和驱动电路14二者。因而,能够降低部件的数量和成本。
进而,当前实施例的变压器T1被配置为自耦变压器。因此,变压器T1包括彼此共用部件的初级和次级线圈。因此,能够减少变压器T1的线圈匝数以及变压器T1的尺寸。
然而,可以由具有次级线圈的变压器T2驱动报警器Si。图2示出包括变压器T2的车辆防盗警报电路的配置。
变压器T2包括初级线圈T2a和次级线圈T2b。初级线圈T2a包括从线圈的端部顺序设置的形成输入部分的分接头t11到t15。在线圈的两个端部处设置分接头t11和t15,并且在线圈的中心点处设置分接头t13。进而,分接头t12和分接头t13之间的线圈匝数等于分接头t13和分接头t14之间的线圈匝数。分接头t13是初级线圈T2a的中心点,并且连接到车辆电池单元2和内部电池单元3。进而,分接头t11经过二极管D3连接到MOSFET FET1a并且分接头t15经过二极管D4连接到MOSFET FET1b。而且,分接头t12连接到MOSFET FET2a并且分接头t14连接到MOSFET FET2b。
进而,第二线圈T2b包括形成输出部分的分接头t16和t17。分接头t16和t17设置在第二线圈T2b的两个端部处并且经过连接器CN3连接到报警器Si。
其它配置与参照图1描述的具有变压器T1的车辆防盗警报电路的相同。因此,对于类似的部件将给出类似的附图标记并且将省去对其的描述。
在由内部电池31驱动报警器Si时使用的分接头t12和t13之间以及分接头t13和t14之间的线圈匝数小于在由主电池21驱动报警器Si时使用的分接头t12和t13之间以及分接头t13和t14之间的线圈匝数。因此,施加到变压器T2的分接头t13的电压在使用内部电池31时比在使用主电池21时升压得更多。结果,即使通过使用其输出电压V2(6V)低于主电池21的输出电压V1(12V)的内部电池31驱动报警器Si,也能够生成具有足够声音压力等级的警报声音。
进而,在变压器T2中,初级线圈T2a与第二线圈T2b绝缘。因此,即使在初级线圈T2a中生成浪涌电压或者噪声,也不会被传输到报警器Si。因此,能够保护报警器Si。
尽管参照实施例示出和描述了本发明,但是本领域的普通技术人员将理解,在不偏离在下面的权利要求书中限定的本发明的范围的情况下可以做出各种修改和变型。