CN104412321A - 警报器驱动电路 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的警报器驱动电路包括：控制单元；用于测量电源电压的电压检测单元；用于测量声音生成器的环境温度的温度检测单元；以及用于测量声音生成器中的消费电流的电流检测单元。该控制单元存储与电源电压和环境温度关联的消费电流的阈值以及按阈值分开的两个或更多个模式表。该控制单元将所测量的消费电流值与阈值进行比较，并且基于比较结果来选择该两个或更多个模式表之一，以及在参考所选择的模式表的情况下调整预期驱动电力，以保持从声音生成器输出的声音的声压恒定。
Description
技术领域
本发明涉及警报器驱动电路。
背景技术
近些年，因为与车辆相关的犯罪(例如，盗窃车辆和非法闯入车辆)的数量不断增加，车辆防盗警报器变得流行，该车辆防盗警报器在检测到车辆异常(可疑人员侵入车辆，窗玻璃破裂，由清障车进行拖曳等)时生成警报。
然而，存在以下顾虑：盗贼为了关闭车辆防盗警报器的操作而移除电池。鉴于此，已经提出一种车辆防盗警报器，其通过利用安装在车辆防盗警报器中的内置电池，即使在电池被移除的情况下也能够生成警报音。而且，已经提出在这种车辆防盗警报器中的警报器驱动电路，其被配置为即使在由内置电池驱动的情况下也生成具有足够声压的警报音，并且这种警报器驱动电路例如公开于JP 2011-242698A中。
附带地，上述传统示例包括：声音生成器驱动单元，其由两个开关元件构成并且驱动汽笛(声音生成器)；以及PWM控制单元，其控制开关元件的负载循环。“PWM”是“脉冲宽度调制”的缩写。在上述传统示例中，PWM控制单元控制开关元件的负载循环，使得由从连接到汽笛的变压器供应的高频电力来驱动汽笛。
然而，在上述传统示例中，即使在电源是电池的情况下与在电源是内置电池的情况下负载循环会发生改变，负载循环也不会随其他条件的改变而改变。此处，汽笛的不同产品具有个体差异，并且驱动期间的消费电流会由于该个体差异而不同。因此，不同的汽笛取决于其自身的不同消费电流可以具有不同的声压。
因此，在汽笛以同一恒定的负载循环来工作的上述传统示例中，存在下述问题：由于不同汽笛的个体差异引起的不同消费电流，导致了从不同汽笛输出的声音的声压是不同的。
发明内容
考虑到上述问题，作出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种警报器驱动电路，其能够防止由于不同声音生成器的个体差异引起的不同消费电流导致从不同声音生成器输出的声音的声压彼此不同。
根据本发明的警报器驱动电路包括：变压器，连接到声音生成器；驱动单元，其包括插在电源与所述变压器之间的开关单元，并且所述驱动单元配置为通过经由所述变压器将电源电压转换成高频电压来接通/切断所述开关单元以向所述声音生成器提供驱动电力；控制单元，配置为通过向所述驱动单元的所述开关单元给出驱动信号来执行PWM控制；电压检测单元，配置为测量所述电源电压；温度检测单元，配置为测量所述声音生成器的环境温度；以及电流检测单元，配置为测量所述声音生成器中的消费电流。所述控制单元配置为：存储与所述电源电压和所述环境温度关联的消费电流的阈值、以及按所述阈值分开的两个或更多个模式表。所述控制单元配置为：将所述电流检测单元所测量的消费电流值与所述阈值进行比较，并且基于所述比较的结果来选择所述两个或更多个模式表之一；以及通过参考所选择的模式表来调整所述驱动电力，以保持从所述声音生成器输出的声音的声压恒定。
优选地，在所述警报器驱动电路中，所述两个或更多个模式表中的每一个包括关于与所述电源电压和所述环境温度关联的驱动信号的预期导通脉冲(on-pulse)宽度的数据，并且所述控制单元配置为：基于所述电压检测单元和所述温度检测单元的测量来选择所述预期导通脉冲宽度。
优选地，在所述警报器驱动电路中，所述两个或更多个模式表中的每一个包括关于与所述电源电压和所述环境温度关联的驱动信号的预期频率的数据，并且所述控制单元配置为：基于所述电压检测单元和所述温度检测单元的测量来选择所述预期频率。
根据本发明，测量电源电压以及声音生成器的环境温度和消费电流，所测量的消费电流值和与电源电压和声音生成器的环境温度关联的消费电流的阈值进行比较，以及选择按所述阈值分开的两个或更多个模式表之一。在参考所选择的模式表的情况下调整驱动电力，以保持从所述声音生成器输出的声音的声压恒定。因此，能够防止由于不同声音生成器的个体差异引起的不同消费电流导致从不同声音生成器输出的声音的声压彼此不同。
附图说明
图1是示出了根据本发明实施例的警报器驱动电路的电路原理图；
图2是根据本发明实施例的警报器驱动电路中的工作波形图；
图3是根据本发明实施例的警报器驱动电路中的工作波形图；
图4是示出了根据本发明实施例的警报器驱动电路中的模式A的模式表的图；
图5是示出了根据本发明实施例的警报器驱动电路中的模式B的模式表的图；以及
图6是示出了根据本发明实施例的警报器驱动电路中的模式C的模式表的图。
具体实施方式
下文中，将参考附图来描述根据本发明实施例的警报器驱动电路。如图1所示，根据本实施例的警报器驱动电路包括：变压器T1、驱动单元1、车辆电源单元2、内置电池单元3、控制单元4、电压检测单元5、温度检测单元6、以及电流检测单元7。
变压器T1是由单卷变压器构成。由压电扬声器或动态扬声器构成的汽笛(声音生成器)SI1连接在变压器T1的输出端子之间。抽头TA1至TA5从绕组的端部开始以所声明的顺序设置在变压器T1中，抽头TA1到TA3构成输入部，而抽头TA4和TA5构成输出部。抽头TA4和TA5设置在绕组的两端，并且抽头TA3设置在变压器T1的中性点。此外，抽头TA1和TA2被设置成使得抽头TA3位于抽头TA1和TA2之间。抽头TA4TA5经由连接器CN1连接到汽笛SI1。此外，抽头TA3连接到车辆电源单元2和内置电池单元3。此外，抽头TA1和TA2连接到驱动单元1。
驱动单元1包括第一开关单元10、第二开关单元11以及电阻R1和R2。第一开关单元10由开关元件100和开关元件101构成，开关元件100是N沟道型MOSFET，而开关元件101是NPN型晶体管。“MOSFET”是“金属-氧化物-半导体-场效应晶体管”的缩写。另外，第二开关单元11由开关元件110和开关元件111构成，开关元件110是N沟道型MOSFET，而开关元件111是NPN型晶体管。开关元件100和110中的每一个均包括连接在其漏极和其源极之间的寄生二极管以及连接在其栅极和其源极之间的保护二极管。另外，在开关元件101和111中的每一个中，在其输入和其基极之间连接偏压电阻，而在其基极和其发射极之间连接另一偏压电阻。
开关元件100的漏极连接到变压器T1的抽头TA1，其栅极连接到在电阻R1和开关元件101的集电极之间的连接点，并且其源极接地(接大地)。此外，开关元件110的漏极连接到变压器T1的抽头TA2，其栅极连接到在电阻R2和开关元件111的集电极之间的连接点，并且其源极接地(接大地)。开关元件101的集电极经由电阻R1连接到变压器T1的抽头TA3，并且其发射极接地(接大地)。第一驱动信号S1被输入到开关元件101的基极。开关元件111的集电极经由电阻R2连接到变压器T1的抽头TA3，并且其发射极接地(接大地)。第二驱动信号S2被输入到开关元件111的基极。
车辆电源单元2由电池20和开关单元21构成。电池20是安装在车辆中的铅蓄电池。电池20的正电极连接到开关单元21，而其负电极接地。
开关单元21是由作为P沟道型MOSFET的两个开关元件210和211以及作为NPN型晶体管的开关元件212构成的。开关元件210和211中的每一个均包括：连接在其漏极和其源极之间的寄生二极管，以及连接在栅极和源极之间的保护二极管。另外，开关元件212包括连接在其输入端和其基极之间的偏压电阻以及连接在其基极和其发射极之间的另一偏压电阻。开关元件210的漏极连接到电池20的正电极，其栅极连接到开关元件212的集电极，并且其源极连接到开关元件211的源极。并且，开关元件211的栅极连接到开关元件212的集电极，以及其漏极连接到变压器T1的抽头TA3。此外，电阻R3连接在开关元件210和211的栅极和源极之间。开关元件212的发射极接地。此外，电池控制信号S3被输入到开关元件212的基极。
内置电池单元3由内置电池30、开关单元31以及DC/DC转换器32构成。如Ni-MH电池之类的二次电池或如锂电池之类的一次电池被用于内置电池30。而且，内置电池30的正电极连接到开关单元31，而其负电极接地。
开关单元31由作为P沟道型MOSFET的两个开关元件310和311和作为NPN型晶体管的开关元件312构成。开关元件310和311中的每一个包括：连接在其漏极和其源极之间的寄生二极管，以及连接在其栅极和其源极之间的保护二极管。另外，开关元件312包括连接在其输入端和其基极之间的偏压电阻以及连接在其基极和其发射极之间的另一偏压电阻。开关元件310的漏极连接到内置电池30的正电极，其栅极连接到开关元件312的集电极，并且其源极连接到开关元件311的源极。另外，开关元件311的栅极连接到开关元件312的集电极，以及其漏极连接到DC/DC转换器32。此外，电阻R4连接在开关元件310和311的栅极和源极之间。开关元件312的发射极接地。另外，内置电池控制信号S4被输入到开关元件312的基极。
例如，DC/DC转换器32由回扫(flyback)转换器构成，并且其输出连接到变压器T1的抽头TA3。DC/DC转换器32提升内置电池30的输出电压，并且向驱动单元1输出升高后的电压。
电压检测单元5由两个电阻R5和R6组成的串联电路构成，并连接到车辆电源单元2的输出端子和内置电池单元3的输出端子。电阻R5和R6之间的连接点连接到控制单元4。因此，通过将电源电压(车辆电源单元2的输出电压或内置电池单元3的输出电压)分压获得的电压被输入到控制单元4作为电压检测信号S5。控制单元4基于电压检测信号S5来监视电源电压。
温度检测单元6由热敏电阻TH1构成，热敏电阻TH1是温度传感器。例如，热敏电阻TH1被附连到壳体(未示出)的外表面。壳体用作汽笛SI1的外壳，并且由树脂材料制成。热敏电阻TH1经由壳体来测量汽笛SI1的环境温度。当然，热敏电阻TH1的布置不限于此，并且热敏电阻TH1可以放置在汽笛SI1的壳体的附近而不附连到该壳体。在这种情况下，热敏电阻TH1经由空气来测量汽笛SI1的环境温度。热敏电阻TH1连接到控制单元4。因此，由热敏电阻TH1测量到的汽笛SI1的环境温度被输入到控制单元4作为温度检测信号S6。控制单元4基于所输入的温度检测信号S6来监视汽笛SI1的环境温度。
电流检测单元7由检测电阻R7构成，检测电阻R7插在连接器CN1和变压器T1的抽头TA5之间。检测电阻R7的连接到连接器CN1的那端被连接到控制单元4。因此，在检测电阻R7中经历压降的电压被输入到控制单元4作为电流检测信号S7。控制单元4基于所输入的电流检测信号S7来监视汽笛SI1中的消费电流。
控制单元4由微控制器(未示出)和存储器(未示出)作为主要部件构成。控制单元4通过分别向驱动单元1的第一开关单元10和第二开关单元11输出第一驱动信号S1和第二驱动信号S2来控制对第一和第二开关单元10和11的驱动(参考图1)。此外，控制单元4监控电池20的输出电压V1和内置电池30的输出电压V2。控制单元4基于输出电压V1和V2分别向车辆电源单元2和内置电池单元3输出电池控制信号S3和内置电池控制信号S4。因此，控制单元4选择电池20和内置电池30中的任一个作为驱动汽笛SI1的电源。而且，从车辆防盗警报器(未示出)中包括的异常检测单元(未示出)输出的警报信号S0被输入到控制单元4。警报信号S0指示存在/不存在异常。
如图4至6所示，控制单元4的存储器中存储两个或更多个(根据本实施例的警报器驱动电路中是3个)模式表。这些模式表包括关于与汽笛SI1的环境温度和电源电压关联的驱动信号S1和S2的导通脉冲宽度TON的数据。注意，模式表中所示的导通脉冲宽度TON的单位为“微秒(μs)”。另外，关于与汽笛SI1的环境温度和电源电压关联的消费电流的阈值的数据被预先存储在控制单元4的存储器中。模式表包括按消费电流的阈值来分开的模式A的模式表(参考图4)、模式B的模式表(参考图5)以及模式C的模式表(参考图6)。
导通脉冲宽度TON指的是驱动信号S1和S2中的每一个的低电平的时段，如图3所示。在与导通脉冲宽度TON对应的时段期间，电流流经变压器T1，并且因此向汽笛SI1供应驱动电力，稍候将进行描述。因此，控制单元4执行对驱动单元1的用以改变导通脉冲宽度TON的控制，即PWM控制，从而调整供应给汽笛SI1的驱动电力，并且因此调整了声压。注意：在所有的模式表中，导通脉冲宽度Ton随着电源电压的增大以及汽笛SI1的环境温度的增高而降低。
来自电压检测单元5的电压检测信号S5、来自温度检测单元6的温度检测信号S6、以及来自电流检测单元7的电流检测信号S7被输入到控制单元4，如图1中所示。控制单元4基于检测信号S5到S7来选择模式表之一，并且选择预期导通脉冲宽度TON，然后执行对驱动单元1的PWM控制。
下文中，将描述根据本实施例的警报器驱动电路的操作。首先，将描述使用电池20向汽笛SI1供应操作电力的情况。控制单元4监控电池20的输出电压V1。如果输出电压V1是预定电压或更高的电压，则控制单元4向开关单元21输出具有高电平的电池控制信号S3。开关元件212由电池控制信号S3接通，并且开关元件210和211也被接通。因此，电池20被电连接到变压器T1的抽头TA3，并且向变压器T1供应电力。因此，可以经由变压器T1向汽笛SI1供应驱动电力。
此外，控制单元4向开关单元31输出具有低电平的内置电池控制信号S4。通过内置电池控制信号S4，开关元件312被切断，而开关元件310和311也被切断。因此，当电池20被用作电源时，内置电池30不电连接到变压器T1的抽头TA3，并且不向变压器T1供应电力。
接着，将描述利用内置电池30向汽笛SI1供能的情况。控制单元4监控内置电池30的输出电压V2。如果电池20的输出电压V1小于预定电压并且内置电池30的输出电压V2是预定电压或更高的电压，则控制单元4向开关单元31输出具有高电平的内置电池控制信号S4。开关元件312由内置电池控制信号S4接通，并且开关元件310和311也被接通。因此，内置电池30经由DC/DC转换器32电连接到变压器T1的抽头TA3，并且向变压器T1供应电力。因此，可以经由变压器T1向汽笛SI1供应驱动电力。
此外，控制单元4向开关单元21输出作为低电平的电池控制信号S3。通过电池控制信号S3，开关元件212被切断，并且开关元件210和211也被切断。因此，当内置电池30被用作电源时，电池20不电连接到变压器T1的抽头TA3，并且不向变压器T1提供电力。
接下来，将参考图2和图3来描述操作汽笛SI1的情况。注意：下面的说明涉及电池20被用作电源的情况，然而该操作与将内置电池30用作电源的情况下的操作类似。
车辆防盗警报器中的异常检测单元在检测出异常时输出具有高电平的警报信号S0。控制单元4在接收到具有高电平的警报信号S0时，向驱动单元1输出在高电平和低电平之间交替切换的第一驱动信号S1和第二驱动信号S2。在驱动单元1的第一开关单元10中，当开关元件101由具有高电平的第一驱动信号S1接通时，开关元件100被切断，而变压器T1的抽头TA1与地(地球)分开。另外，在第一开关单元10中，当开关元件101由具有低电平的第一驱动信号S1切断时，开关元件100被接通，并且变压器T1的抽头TA1被电连接到地(地球)并且电流流动。因此，根据第一驱动信号S1，在变压器T1的抽头TA1和TA3之间电流间歇流过。
类似地，在驱动单元1的第二开关单元11中，当开关元件111由具有高电平的第二驱动信号S2接通时，开关元件110被切断，并且变压器T1的抽头TA2与地(地球)分开。另外，在第二开关单元11中，当开关元件111由具有低电平的第二驱动信号S2切断时，开关元件110被接通，并且变压器T1的抽头TA2被电连接到地(地球)并且电流流动。因此，根据第二驱动信号S2，在变压器T1的抽头TA2和TA3之间电流间歇流过。
在变压器T1中，抽头TA1和TA3之间以及抽头TA2和TA3之间的输入电压被提升，在抽头TA4和TA5之间输出高频电压。因此，经由连接器CN1向汽笛SI1供应驱动电力，并且汽笛SI1产生警报声。
另一方面，车辆防盗警报器中的异常检测电压在没有检测到任何异常时输出具有低电平的警报信号S0。控制单元4在接收到具有低电平的警报信号S0时向驱动单元1输出具有低电平的第一和第二驱动信号S1和S2。此时，开关单元10和11中的开关元件101和111以及开关元件100和110都被切断。因此，汽笛SI1不产生警报声。因此，电流不在变压器T1的抽头TA1和TA3之间与抽头TA2和TA3之间流动，并且因此不向汽笛SI1供应驱动电力。
这里，控制单元4通过调整驱动信号S1和S2的导通脉冲宽度TON来调整供给汽笛SI1的驱动电力，并在此时执行下述操作。即，控制单元4根据电压检测信号S5来测量电源电压，并基于温度检测信号S6来测量汽笛SI1的环境温度，并从存储器读出消费电流的对应阈值。控制单元4基于电流检测信号S7来比较读出的消费电流的阈值与汽笛SI1的消费电流，并基于比较结果来选择模式表之一。然后，控制单元4在参考所选择的模式表的情况下选择与电源电压和汽笛SI1的环境温度对应的预期导通脉冲宽度TON，并且执行对驱动单元1的PWM控制。
注意：消费电流的阈值具有以与电源电压和汽笛SI1的环境温度对应的基准值为中心的固定范围，并具有宽度。如果测得的消费电流在阈值的范围内，控制单元4选择模式B的模式表。此外，如果测得的消费电流高于阈值的范围，控制单元4选择模式A的模式表，以及如果测得的消费电流低于阈值的范围，控制单元4选择模式C的模式表。
下面，将参考图4至图6来描述上述操作的具体示例。在下面的描述中，例如假设汽笛SI1的环境温度为45至55℃，并且电源电压为12至13V。如果测得的消费电流在阈值的范围内，控制单元4选择模式B的模式表，并且选择75微秒作为预期导通脉冲宽度TON，然后执行对驱动单元1的PWM控制。另一方面，如果测得的消费电流高于阈值的范围，控制单元4选择模式A的模式表，并且选择50微秒作为预期导通脉冲宽度TON，然后执行对驱动单元1的PWM控制。同样，如果测得的消费电流低于阈值的范围，控制单元4选择模式C的模式表，并且选择100微秒作为预期导通脉冲宽度TON，然后执行对驱动单元1的PWM控制。
如上所述，根据本实施例的警报器驱动电路的控制单元4存储：与电源电压和汽笛SI1的环境温度关联的消费电流的阈值，以及按阈值分开的两个或更多个模式表。此外，根据本实施例的警报器驱动电路：测量电源电压、汽笛SI1的环境温度以及汽笛SI1的消费电流；将所测量的消费电流值与消费电流的阈值进行比较；以及从所述两个或更多个模式表中选择模式表。然后，根据本实施例的警报器驱动电路在参考所选择的模式表的情况下调整供应给汽笛SI1的驱动电力，以便保持从汽笛SI1输出的声音的声压恒定。因此，防止了由于不同汽笛SI1的个体差异引起的不同消费电流导致从不同汽笛SI1输出的声音的声压彼此不同。
另外，在根据本实施例的警报器驱动电路中，两个或更多个模式表中的每一个具有关于与电源电压和汽笛SI1的环境温度关联的驱动信号的导通脉冲宽度TON的数据。根据本实施例的警报器驱动电路的控制单元4基于电压检测单元5和温度检测单元6的测量来选择预期导通脉冲宽度TON，并且执行对驱动单元1的PWM控制，保持从汽笛SI1输出的声音的声压恒定。因此，在本实施例中，不管电源电压和汽笛SI1的环境温度如何变化，能够保持从汽笛SI1输出的声音的声压恒定。
注意：尽管在根据本实施例的警报器驱动电路中，控制单元4基于消费电流从三个模式表中选择一个模式表，但是可以准备更大数目的模式表。在这种情况下，即使由于不同汽笛SI1的个体差异导致的消费电流之间的差异相对较小，警报器驱动电路也可以显示其效果，并且还有可能增强防止从不同汽笛SI1输出的声音的声压彼此不同的效果。
尽管在根据本实施例的警报器驱动电路中，通过改变驱动信号的导通脉冲宽度TON来执行对驱动单元1的PWM控制以保持从汽笛SI1输出的声音的声压恒定，但是也可以使用其它控制来实现相同目的。例如，控制单元4可被配置成通过改变驱动信号的频率(周期)来执行对驱动单元1的PWM控制。
在这种配置下，两个或更多个模式表中的每一个具有关于与电源电压和汽笛SI1的环境温度关联的驱动信号的频率的数据，而不是关于导通脉冲宽度TON的数据。控制单元4基于电压检测单元5和温度检测单元6的测量来选择驱动信号的预期频率，并且执行对驱动单元1的PWM控制，以便保持从汽笛SI1输出的声音的声压恒定。而且，在此配置下，无论电源电压和汽笛SI1的环境温度如何变化，可以保持从汽笛SI1输出的声音的声压恒定。
注意，从汽笛SI1输出的警报的音调随着驱动信号的频率的变化而变化，但是只要频率在条例所确定的范围内(例如1.8至3.55kHz)改变，就允许音调的改变。
Claims (3)
1.一种警报器驱动电路，包括：
变压器，连接到声音生成器；
驱动单元，其包括插在电源与所述变压器之间的开关单元，并且所述驱动单元被配置为通过经由所述变压器将电源电压转换成高频电压来接通/切断所述开关单元，以向所述声音生成器提供驱动电力；
控制单元，配置为通过向所述驱动单元的所述开关单元给出驱动信号来执行PWM控制；
电压检测单元，配置为测量所述电源电压；
温度检测单元，配置为测量所述声音生成器的环境温度；以及
电流检测单元，配置为测量所述声音生成器中的消费电流，
所述控制单元配置为：存储与所述电源电压和所述环境温度关联的消费电流的阈值以及按所述阈值分开的两个或更多个模式表，以及
所述控制单元配置为：将所述电流检测单元所测量的消费电流值与所述阈值进行比较，并且基于所述比较的结果来选择所述两个或更多个模式表之一；以及在参考所选择的模式表的情况下调整所述驱动电力，以保持从所述声音生成器输出的声音的声压恒定。
2.根据权利要求1所述的警报器驱动电路，其中
所述两个或更多个模式表中的每一个包括关于与所述电源电压和所述环境温度关联的驱动信号的预期导通脉冲宽度的数据，以及
所述控制单元配置为：基于所述电压检测单元和所述温度检测单元的测量来选择所述预期导通脉冲宽度。
3.根据权利要求1所述的警报器驱动电路，其中
所述两个或更多个模式表中的每一个包括关于与所述电源电压和所述环境温度关联的驱动信号的预期频率的数据，以及
所述控制单元配置为：基于所述电压检测单元和所述温度检测单元的测量来选择所述预期频率。
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