CN107680573A - 蜂鸣器驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路包括第一脉冲电路、第二脉冲电路、储能电路和输出电路，其中：所述第一脉冲电路连接所述储能电路，并向所述储能电路提供单脉冲信号；所述储能电路根据所述单脉冲信号产生充放电信号，所述储能电路连接所述输出电路，并向所述输出电路提供所述充放电信号；所述第二脉冲电路连接所述输出电路，并向所述输出电路提供多脉冲信号，所述多脉冲信号的频率响应于蜂鸣器的振动频率；所述输出电路根据所述充放电信号和所述多脉冲信号产生输出信号，并将所述输出信号提供给蜂鸣器。本发明的蜂鸣器驱动电路可改善蜂鸣器音色。

Description

蜂鸣器驱动电路

技术领域

本发明涉及驱动电路技术领域，特别涉及一种蜂鸣器驱动电路。

背景技术

蜂鸣器分为直流蜂鸣器和交流蜂鸣器。直流蜂鸣器只要通上直流电，就会发出预定的声音，比如连续嘀嘀声，这种声音无法控制，频率也无法改变，一般用在一些简单应用场合。交流蜂鸣器相当于一个简单的喇叭，通上直流电不会发声，只有通上交流电，才会根据交流电的频率发出相应的声音，这种蜂鸣器可以任意控制声音输出，但是需要用户以相应的信号驱动。在汽车电动尾门系统中，蜂鸣器作为警告音发声负载，由尾门控制器驱动，传统的蜂鸣器驱动电路包括控制器和开关管，控制器产生的脉冲调制方波驱动开关管切换开关状态，使蜂鸣器两端电压交替变化产生压电效应，带动内部金属片振动而发声，但这种电路产生的警告音音色单一、音调尖锐、音质差。音频驱动的其他方法包括使用专用音频功放和数模转换器件来实现，这种方式可以得到灵活的驱动波形和音质效果，但成本远远超过分立器件方案，并不适用于提示音这一类应用场合。

因此，需要设计一种改善蜂鸣器音色的蜂鸣器驱动电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蜂鸣器驱动电路，以解决现有的蜂鸣器音色差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路包括第一脉冲电路、第二脉冲电路、储能电路和输出电路，其中：

所述第一脉冲电路连接所述储能电路，并向所述储能电路提供单脉冲信号；

所述储能电路根据所述单脉冲信号产生充放电信号，所述储能电路连接所述输出电路，并向所述输出电路提供所述充放电信号；

所述第二脉冲电路连接所述输出电路，并向所述输出电路提供多脉冲信号，所述多脉冲信号的频率响应于蜂鸣器的振动频率；

所述输出电路根据所述充放电信号和所述多脉冲信号产生输出信号，并将所述输出信号提供给所述蜂鸣器。

可选的，在所述的蜂鸣器驱动电路中，所述蜂鸣器驱动电路还包括调幅放大电路，所述调幅放大电路连接在所述储能电路和所述输出电路之间，所述调幅放大电路包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管均为NPN三极管，所述第一晶体管的基极连接所述储能电路，所述第一晶体管的发射极连接所述第二晶体管的基极，所述第一晶体管的集电极连接电源，所述第二晶体管的发射极连接所述输出电路，所述第二晶体管的集电极连接电源。

可选的，在所述的蜂鸣器驱动电路中，所述储能电路包括第一电容和第一电阻，所述第一电容和所述第一电阻并联形成并联电路，所述并联电路的一端连接所述第一脉冲电路，另一端接地。

可选的，在所述的蜂鸣器驱动电路中，所述输出电路包括第三晶体管和第四晶体管，所述第三晶体管为NPN三极管，所述第四晶体管为PNP三极管，所述第三晶体管和所述第四晶体管的基极连接第二脉冲电路，所述第三晶体管和所述第四晶体管的发射极连接所述蜂鸣器，所述第三晶体管的集电极连接所述储能电路，所述第四晶体管的集电极接地。

可选的，在所述的蜂鸣器驱动电路中，所述输出电路还包括第二电容，所述第二电容一端连接所述蜂鸣器，另一端连接所述第三晶体管和所述第四晶体管的发射极。

可选的，在所述的蜂鸣器驱动电路中，所述第一脉冲电路包括第五晶体管，所述第五晶体管为PNP三极管，所述第五晶体管的基极连接一控制器，所述第五晶体管的发射极连接电源，所述第五晶体管的集电极连接所述储能电路。

可选的，在所述的蜂鸣器驱动电路中，所述第二脉冲电路包括第六晶体管，所述第六晶体管为NPN三极管，所述第六晶体管的基极连接所述控制器，所述第六晶体管的发射极接地，所述第六晶体管的集电极连接所述输出电路。

可选的，在所述的蜂鸣器驱动电路中，所述第一脉冲电路还包括第七晶体管，所述第七晶体管为NPN三极管，所述第七晶体管的基极连接所述控制器，所述第七晶体管的发射极接地，所述第七晶体管的集电极连接所述第五晶体管的基极。

可选的，在所述的蜂鸣器驱动电路中，所述蜂鸣器驱动电路还包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第十电阻，其中：

所述第三电阻一端连接所述储能电路，另一端连接所述第五晶体管的集电极；

所述第四电阻一端连接所述电源，另一端连接所述第五晶体管的基极；

所述第五电阻一端连接所述控制器，另一端连接所述第七晶体管的基极；

所述第六电阻一端连接所述控制器，另一端接地；

所述第七电阻一端连接所述控制器，另一端连接所述第六晶体管的基极；

所述第八电阻一端连接所述控制器，另一端接地；

所述第九电阻一端连接所述第六晶体管的集电极，另一端连接所述第三晶体管的基极；

所述第十电阻一端连接所述第六晶体管的集电极，另一端连接所述第三晶体管的集电极。

可选的，在所述的蜂鸣器驱动电路中，所述单脉冲信号的占空比为10％～30％。

在本发明提供的蜂鸣器驱动电路中，通过第一脉冲电路向储能电路提供单脉冲信号，储能电路将所述单脉冲信号进行滤波，形成坡度较缓的充放电信号，充放电信号向输出电路提供输出信号的功率，而多脉冲信号向输出电路提供输出信号的交变控制信号，相比于传统驱动电路只具有多脉冲信号，充放电信号的较缓坡度使输出信号的功率缓慢上升或下降，使蜂鸣器的音色从强到弱，音调缓和，改善了蜂鸣器音色。

附图说明

图1是本发明一实施例中蜂鸣器驱动电路电路示意图；

图2是本发明另一实施例中蜂鸣器驱动电路电路示意图；

图3是本发明一实施例中蜂鸣器驱动电路信号波形图；

图中所示：10-第一脉冲电路；20-第二脉冲电路；30-储能电路；40-输出电路；50-调幅放大电路；60-蜂鸣器；70-控制器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的蜂鸣器驱动电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于提供一种蜂鸣器驱动电路，以改善蜂鸣器音色。

为实现上述思想，本实施例提供一种蜂鸣器驱动电路，如图1～2所示，所述蜂鸣器驱动电路包括第一脉冲电路10、第二脉冲电路20、储能电路30和输出电路40，其中：所述第一脉冲电路10连接所述储能电路30，并向所述储能电路30提供单脉冲信号V1，如图3所示，单脉冲信号V1的波形为单个脉冲，宽度为1毫秒～5毫秒，优选的为2毫秒；所述储能电路30根据所述单脉冲信号V1产生充放电信号V2，所述储能电路30连接所述输出电路40，并向所述输出电路40提供所述充放电信号V2；所述第二脉冲电路20连接所述输出电路40，并向所述输出电路40提供多脉冲信号V3，所述多脉冲信号V3的频率响应于蜂鸣器60的振动频率(即蜂鸣器60的在一定的振荡频率内发出声音，多脉冲信号的频率应在该范围内)；所述输出电路40根据所述充放电信号V2和所述多脉冲信号V3产生输出信号V4，并将所述输出信号V4提供给所述蜂鸣器60。

具体的，在所述的蜂鸣器驱动电路中，所述蜂鸣器驱动电路还包括调幅放大电路50，所述调幅放大电路50连接在所述储能电路30和所述输出电路40之间，所述调幅放大电路50包括第一晶体管Q1和第二晶体管Q2，所述第一晶体管Q1和所述第二晶体管Q2均为NPN三极管，所述第一晶体管Q1的基极连接所述储能电路30，具体的连接R1和C1形成的并联电路，所述第一晶体管Q1的发射极连接所述第二晶体管Q2的基极，所述第一晶体管Q1的集电极连接电源VDD，所述第二晶体管Q2的发射极连接所述输出电路40，具体连接第三晶体管Q3的集电极，所述第二晶体管Q2的集电极连接电源VDD。第一晶体管Q1和所述第二晶体管Q2组成放大电路，将充放电信号V2的幅值进行放大，提供其驱动能力。

进一步的，在所述的蜂鸣器驱动电路中，所述储能电路30包括第一电容C1和第一电阻R1，所述第一电容C1和所述第一电阻R1并联形成并联电路，该并联电路可将单脉冲信号V1的下降沿进行缓冲，形成较缓的下降坡度，使蜂鸣器的音色由强渐弱，所述并联电路的一端连接所述第一脉冲电路10，另一端接地；另外，储能电路30也可以有电感和电阻并联形成并联电路，该并联电路一端连接第一脉冲电路10，另一端连接调幅放大电路50，该并联电路可使单脉冲信号V1的上升沿进行缓冲，形成较缓的上升沿，使蜂鸣器的音色由弱渐强。

另外，在所述的蜂鸣器驱动电路中，所述输出电路40包括第三晶体管Q3和第四晶体管Q4，所述第三晶体管Q3为NPN三极管，所述第四晶体管Q4为PNP三极管，所述第三晶体管Q3和所述第四晶体管Q4的基极连接第二脉冲电路20，所述第三晶体管Q3和所述第四晶体管Q4的发射极连接所述蜂鸣器60的一端，蜂鸣器60的另一端接地，输出信号V4可从第三晶体管Q3和所述第四晶体管Q4的发射极流出，通过蜂鸣器流入地，通过蜂鸣器时使蜂鸣器发出声音，所述第三晶体管Q3的集电极连接所述储能电路30，或者如图2中所示，连接调幅放大电路中的第二晶体管Q2的发射极，所述第四晶体管Q4的集电极接地。将第二脉冲电路产生的多脉冲信号放大以驱动蜂鸣器，典型的实现方式是通过Q3，Q4构成的推挽驱动结构，多脉冲信号的频率优选的为1kHz，在多脉冲信号的高电平阶段Q4导通，输出信号输出低电平，电压为0V左右。在多脉冲信号的低电平阶段，Q3导通，输出充放电信号经过调幅放大电路放大的电压。在多脉冲信号的持续作用下，输出可以得到一个幅度逐步衰减的调幅脉冲驱动信号。这一信号可以直接驱动蜂鸣器得到音色改善的效果。

在本实施例中，所述输出电路40还包括第二电容C2，所述第二电容C2一端连接所述蜂鸣器60，另一端连接所述第三晶体管Q3和所述第四晶体管Q4的发射极，需要对称驱动的电感型蜂鸣器应用场合可以使用第二电容C2实现交流的输出。

具体的，在所述的蜂鸣器驱动电路中，所述第一脉冲电路10包括第五晶体管Q5，所述第五晶体管Q5为PNP三极管，所述第五晶体管Q5的基极连接一控制器70，或如图3所示连接第七晶体管，所述第五晶体管Q5的发射极连接电源VDD，所述第五晶体管Q5的集电极连接所述储能电路30。所述第二脉冲电路20包括第六晶体管Q6，所述第六晶体管Q6为NPN三极管，所述第六晶体管Q6的基极连接所述控制器70，所述第六晶体管Q6的发射极接地，所述第六晶体管Q6的集电极连接所述输出电路40。所述第一脉冲电路10还包括第七晶体管Q7，所述第七晶体管Q7为NPN三极管，所述第七晶体管Q7的基极连接所述控制器70，所述第七晶体管Q7的发射极接地，所述第七晶体管Q7的集电极连接所述第五晶体管Q5的基极。

对于第一脉冲电路和第二脉冲电路分别输出单脉冲信号V1和多脉冲信号V3，典型的实现方式是通过控制器70定时产生一个单脉冲信号，给第七晶体管Q7的基极一个信号，第七晶体管导通，使第五晶体管的基极接地，第五晶体管导通，电源VDD给储能电路30充电，通过单脉冲信号V1持续时间可以调整充放电信号V2的电压值，从而调整输出的幅度初始值。另外，控制器70还实时输出一个多脉冲信号V3，由一个控制器70即可实现两个脉冲信号的输出，控制方法简单。

具体的，所述蜂鸣器驱动电路还包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10，其中：所述第三电阻R3一端连接所述储能电路30，另一端连接所述第五晶体管Q5的集电极；第三电阻R3对储能电路起到与电源隔离以及保护的作用。所述第四电阻R4一端连接所述电源VDD，另一端连接所述第五晶体管Q5的基极；第四电阻起到使第五电阻导通的作用。所述第五电阻R5一端连接所述控制器，另一端连接所述第七晶体管的基极；所述第六电阻R6一端连接所述控制器，另一端接地；第五电阻和第六电阻起到使第七晶体管导通以及保护第七晶体管的作用。所述第七电阻R7一端连接所述控制器70，另一端连接所述第六晶体管Q6的基极；所述第八电阻R8一端连接所述控制器70，另一端接地；第七电阻和第八电阻起到使第六晶体管Q6导通以及保护第六晶体管Q6的作用。所述第九电阻R9一端连接所述第六晶体管Q6的集电极，另一端连接所述第三晶体管Q3的基极；所述第十电阻R10一端连接所述第六晶体管Q6的集电极，另一端连接所述第三晶体管Q3的集电极。第九电阻和第十电阻起到对控制器输出的脉冲信号进行缓冲的作用，保护第三晶体管和第四晶体管的基极。

如图3所示，所述单脉冲信号V1的占空比为10％～30％。在本实施例提供的蜂鸣器驱动电路中，通过第一脉冲电路连接所述储能电路，并向所述储能电路提供单脉冲信号，储能电路将所述单脉冲信号V1进行滤波，形成坡度较缓的充放电信号V2，充放电信号V2向输出电路提供输出信号V4的功率，而多脉冲信号V3向输出电路提供输出信号V4的交变控制信号，相比于传统驱动电路只具有多脉冲信号V3，充放电信号V2的较缓坡度使输出信号V4的功率缓慢上升，使蜂鸣器的音色从强到弱，音调缓和，改善了蜂鸣器音色。

本实施例提出一种调幅控制结构作为蜂鸣器驱动电路，驱动无源蜂鸣器，在控制器70调整电路参数时，波形的幅度，频率均可以调整。相对传统的固定幅度的方波驱动信号，调幅后的驱动波形在频域上扩展，改善了蜂鸣器发声效果，丰富了音色。相对采用高性能模数转换器(DAC)和音频功放的音频驱动方案，文中提出的调幅接口采用分立元件实现，成本大大降低，适用于提示音蜂鸣器这一类应用场景。

单脉冲信号和多脉冲信号的参数可以通过控制器软件来调整，通过调整单脉冲信号信号的宽度可以调整输出信号的起始幅值，通过多脉冲信号的频率可以调整输出信号的频率，以上两种调整可以在同样的硬件结构上是整个产品应用适应不同种类的不同频率的蜂鸣器，也可以在同一种蜂鸣器上实现不同的音频效果，在改善系统音频效果的同时降低了整个产品系统的复杂度和成本。

本实施例采用调幅的机制，从频域上分析是增加了频率分量，相当于和旋的效果，使用分立元件和简单的数字控制方法，避免了使用昂贵的数模转换器件和集成的音频功放电路，降低产品的成本。电路结构支持隔直驱动方式，相对传统的单边驱动具有在接口短路防护功能，传统的单边驱动方式当外部蜂鸣器短路后会损害电路驱动结构的调幅参数，驱动频率可以通过控制器的软件来调整，以适应不同的蜂鸣器和应用场景，应用上十分灵活，降低了整个系统在不同场景下的成本。

另外，单脉冲信号和多脉冲信号也可以通过数字电路或模拟电路的振荡器来实现。用于调幅控制的第一电容可以是瓷片电容，也可以是电解电容，薄膜电容或者其他具有电压储能功能的元器件。用于驱动和开关控制功能的三极管可以使用同等性能的其他半导体器件实现，包括但不限于场效应管等，器件参数的调整以改变波形的具体参数，对于功率较小的蜂鸣器，可以不使用推挽驱动电路。

综上，上述实施例对蜂鸣器驱动电路的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

Claims (10)

1.一种蜂鸣器驱动电路，其特征在于，所述蜂鸣器驱动电路包括第一脉冲电路、第二脉冲电路、储能电路和输出电路，其中：

所述第一脉冲电路连接所述储能电路，并向所述储能电路提供单脉冲信号；

所述储能电路根据所述单脉冲信号产生充放电信号，所述储能电路连接所述输出电路，并向所述输出电路提供所述充放电信号；

所述第二脉冲电路连接所述输出电路，并向所述输出电路提供多脉冲信号，所述多脉冲信号的频率响应于蜂鸣器的振动频率；

所述输出电路根据所述充放电信号和所述多脉冲信号产生输出信号，并将所述输出信号提供给所述蜂鸣器。

2.如权利要求1所述的蜂鸣器驱动电路，其特征在于，所述蜂鸣器驱动电路还包括调幅放大电路，所述调幅放大电路连接在所述储能电路和所述输出电路之间，所述调幅放大电路包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管均为NPN三极管，所述第一晶体管的基极连接所述储能电路，所述第一晶体管的发射极连接所述第二晶体管的基极，所述第一晶体管的集电极连接电源，所述第二晶体管的发射极连接所述输出电路，所述第二晶体管的集电极连接电源。

3.如权利要求1所述的蜂鸣器驱动电路，其特征在于，所述储能电路包括第一电容和第一电阻，所述第一电容和所述第一电阻并联形成并联电路，所述并联电路的一端连接所述第一脉冲电路，另一端接地。

4.如权利要求1所述的蜂鸣器驱动电路，其特征在于，所述输出电路包括第三晶体管和第四晶体管，所述第三晶体管为NPN三极管，所述第四晶体管为PNP三极管，所述第三晶体管和所述第四晶体管的基极连接第二脉冲电路，所述第三晶体管和所述第四晶体管的发射极连接所述蜂鸣器，所述第三晶体管的集电极连接所述储能电路，所述第四晶体管的集电极接地。

5.如权利要求4所述的蜂鸣器驱动电路，其特征在于，所述输出电路还包括第二电容，所述第二电容一端连接所述蜂鸣器，另一端连接所述第三晶体管和所述第四晶体管的发射极。

6.如权利要求1所述的蜂鸣器驱动电路，其特征在于，所述第一脉冲电路包括第五晶体管，所述第五晶体管为PNP三极管，所述第五晶体管的基极连接一控制器，所述第五晶体管的发射极连接电源，所述第五晶体管的集电极连接所述储能电路。

7.如权利要求6所述的蜂鸣器驱动电路，其特征在于，所述第二脉冲电路包括第六晶体管，所述第六晶体管为NPN三极管，所述第六晶体管的基极连接所述控制器，所述第六晶体管的发射极接地，所述第六晶体管的集电极连接所述输出电路。

8.如权利要求7所述的蜂鸣器驱动电路，其特征在于，所述第一脉冲电路还包括第七晶体管，所述第七晶体管为NPN三极管，所述第七晶体管的基极连接所述控制器，所述第七晶体管的发射极接地，所述第七晶体管的集电极连接所述第五晶体管的基极。

9.如权利要求3或8所述的蜂鸣器驱动电路，其特征在于，所述蜂鸣器驱动电路还包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第十电阻，其中：

所述第三电阻一端连接所述储能电路，另一端连接所述第五晶体管的集电极；

所述第四电阻一端连接所述电源，另一端连接所述第五晶体管的基极；

所述第五电阻一端连接所述控制器，另一端连接所述第七晶体管的基极；

所述第六电阻一端连接所述控制器，另一端接地；

所述第七电阻一端连接所述控制器，另一端连接所述第六晶体管的基极；

所述第八电阻一端连接所述控制器，另一端接地；

所述第九电阻一端连接所述第六晶体管的集电极，另一端连接所述第三晶体管的基极；

所述第十电阻一端连接所述第六晶体管的集电极，另一端连接所述第三晶体管的集电极。

10.如权利要求1所述的蜂鸣器驱动电路，其特征在于，所述单脉冲信号的占空比为10％～30％。