CN110740555A - 一种全集成电动车闪光器驱动芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全集成电动车闪光器驱动芯片，驱动芯片内集成有CEXT电容充电模块、基准电压源模块、振荡器、逻辑控制单元、过温保护电路、过流保护电路、分频电路、功率管驱动模块；驱动芯片外封装有VCC引脚、OUT引脚、BEEP引脚和CEXT引脚，CEXT引脚与OUT引脚之间连接有CEXT电容，BEEP引脚与电池电源端之间连接有无源蜂鸣器，OUT引脚与接地端之间连接有灯泡。本发明的芯片电路内部集成时钟电路，闪烁频率稳定，实现闪光器功能，内置过热关断保护、短路关断保护功能及保护后自恢复功能，芯片直流耐压可达40V，可靠度高，且芯片电路只需一个外围1μF的电容供电，减少了外围元器件，降低闪光器成本。

Description

一种全集成电动车闪光器驱动芯片

技术领域

本发明属于电动车闪光器技术领域，具体涉及一种全集成电动车闪光器驱动芯片。

背景技术

电动车的主要模块一般分为电池模块、控制模块、电机模块和车身外壳。控制模块作为贯连电动车各大模块的核心，它的性能决定了整体电动车的功能好坏。而在众多控制模块中，指示灯的控制模块是驾驶过程中的一道安全保障，所以闪光器控制模块必须要更加安全可靠、性能稳定。早期的闪光器控制模块具有大量的外围电路，造成如成本高、功耗大、寿命短等缺点，已经无法满足当前市场的需。闪光器芯片电路因其性能表现优越，必将取代传统的闪光器控制模块。

目前，闪光器控制模块大部分产品的研究只针对功能的实现，并不具备较好地适配性，所以市场空间受到一定的限制。根据闪光器的构造与工作模式，当前主要分成以下几种：电热丝式闪光器、电容闪式光器、翼片闪式光器、水银式闪光器、晶体管式闪光器、集成电路式闪光器。其中，电热丝式闪光器虽然构造相对简单，生产成本较低，但由于输出频率误差过大，转向信号闪烁程度不明显，所以使用可靠性太低；电容式闪光器虽然可以完成误差较小的频率输出，但工作模式不具备较高的可靠性；翼片式闪光器虽然占用面积小、输出频率误差小、工作方式简单、但产生噪声较大；电子式闪光器则具有较好的工作性能和稳定的输出频率。

闪光器控制模块是电动车整体发展的主要部分，是提升电动车辆整体性能的重要环节。因此，若能更新当前效率低、功耗高的传统闪光器控制模块，或设计出性能表现优越的闪光器芯片以取代传统的闪光器控制模块，必定会提高电动车的整体性能，不仅可以促使电动车产业变得更加兴盛，而且可以使电动车在市场竞争上具有更好的发展潜力。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种全集成电动车闪光器驱动芯片，具有成本低、功耗低、效率高及可靠性强等优点，可大幅提高电动车的整体性能。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种全集成电动车闪光器驱动芯片，所述驱动芯片的外部封装有四根引脚，分别为VCC引脚、OUT引脚、BEEP引脚和CEXT引脚，所述驱动芯片的外围电路结构为所述VCC引脚与电池电源端连接，所述CEXT引脚与所述OUT引脚之间连接有一个CEXT电容，所述BEEP引脚与所述电池电源端之间连接有一个无源蜂鸣器，所述OUT引脚与所述接地端之间连接有灯泡；

所述驱动芯片的内部集成有包括CEXT电容充电模块、基准电压源模块、振荡器、逻辑控制单元、过温保护电路、过流保护电路、分频电路、第一功率管驱动模块以及第二功率管驱动模块在内的若干个功能电路模块；

所述CEXT电容充电模块的输入端与所述电池电源端连接，所述CEXT电容充电模块的输出端与所述CEXT电容的输入端连接，所述CEXT电容的输出端与所述振荡器的输入端连接，所述振荡器的输出端与所述分频电路的输入端连接，所述分频电路的输出端与所述逻辑控制单元的输入端连接，所述逻辑控制单元的输出端分别与包括所述第一功率管驱动模块和所述第二功率管驱动模块在内的各功能电路模块的输入端连接；所述第一功率管驱动模块的输入端还与所述电池电源端连接，所述第一功率管驱动模块的输出端经所述灯泡与接地端连接，所述无源蜂鸣器的输入端与所述电池电源端连接，所述无源蜂鸣器的输出端经过所述第二功率管驱动模块与接地端连接；所述基准电压源模块的输出端分别与包括所述振荡器、所述过温保护电路及所述过流保护电路在内的各功能电路模块的输入端连接，所述过温保护电路和所述过流保护电路的输出端分别与所述逻辑控制单元的输入端连接；

所述CEXT电容充电模块，负责为所述CEXT电容充电，所述CEXT电容则用于为所述驱动芯片内各个功能电路模块持续供电；

所述稳压二极管，负责将所述电池电源端的高电压转换为可确保所述驱动芯片各功能电路模块正常工作的目标工作电压；

所述基准电压源模块，负责产生稳定的基准电压，为所述振荡器提供电压参考，并实现所述驱动芯片内各功能电路模块运行在准确的工作状态；同时，所述基准电压源模块内还包含有频率修调模块，所述频率修调模块负责完成输出频率的精准修调；

所述振荡器，负责根据基准电压产生稳定的输出频率；

所述分频电路，负责将稳定的输出频率分别形成所述灯泡和所述无源蜂鸣器工作所需的输出频率；

所述逻辑控制单元，负责所述驱动芯片内各功能电路模块的工作状态的操控；

所述第一功率管驱动模块和所述第二功率管驱动模块，分别负责所述灯泡和所述无源蜂鸣器的工作状态的操控；

所述过温保护电路，负责实时监测所述驱动芯片内各功能电路模块的温度情况，并在温度过高或温度恢复时产生过温信号或恢复信号给所述逻辑控制单元；

所述过流保护电路，负责实时监测所述驱动芯片内整体电路模块的电流情况，并在电流过大或电流恢复时产生过流信号或恢复信号给所述逻辑控制单元。

进一步的，所述稳压二极管所实现的目标工作电压稳定在5V。

进一步的，所述CEXT电容的电容值为1μF。

进一步的，所述振荡器所产生的输出频率的误差范围在±5%以内。

进一步的，所述分频电路所产生的所述灯泡工作所需的输出频率为1.25Hz，所述分频电路所产生的所述无源蜂鸣器工作所需的输出频率为2.5KHz。

进一步的，所述过温保护电路在检测到温度急剧上升至140℃时产生过温信号，在检测到温度下降至120℃时产生恢复信号。

进一步的，所述基准电压源模块的结构包括基准核心电路和启动电路。

所述基准核心电路包括第三PMOS管、第四PMOS管、第一双极晶体管、第二双极晶体管、第四NMOS管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第三PMOS管和所述第四PMOS管的源极分别接入所述电池电源端，所述第三PMOS管和所述第四PMOS管的漏级分别与所述第一双极晶体管和所述第二双极晶体管的集电极连接，所述第三PMOS管和所述第四PMOS管的栅极同时与所述第二双极晶体管的集电极连接，所述第一双极晶体管的发射极经所述第二电阻接入所述接地端，所述第二双极晶体管的发射极依次经所述第一电阻、所述第二电阻接入所述接地端，所述第一双极晶体管和所述第二双极晶体管的基极同时接入参考电压端，所述第四NMOS管的漏级接入所述电池电源端，所述第四NMOS管的源极接入所述参考电压端，所述第四NMOS管的栅极接入所述第三PMOS管的漏级与所述第一双极晶体管的集电极之间，所述第三电阻连接在所述参考电压端与所述接地端之间；

所述启动电路包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和反相器，所述第一PMOS管的源极接入所述电池电源端，所述第一PMOS管的栅极与EN使能控制信号端连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极连接，所述第一NMOS管的源极接入所述接地端，所述第二PMOS管的源极接入所述电池电源端，所述第二PMOS管的栅极与所述第一NMOS管的漏极连接，所述第二PMOS管的漏极分别与所述第二NMOS管的漏极、所述第三NMOS管的漏极和所述反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第二NMOS管和所述第三NMOS管的源极分别接入所述接地端，所述第二NMOS管的栅极与ENB使能控制信号端连接，所述第三NMOS管的栅极接入所述参考电压端，所述EN使能控制信号端通过反相器与所述ENB使能控制信号端连接；

当所述使能控制信号端为低电平时，所述第一PMOS管的栅极为低电平，所述第一PMOS管接所述电池电源端VDD，所述第二NMOS管的栅极为高电平，所述第二NMOS管接所述接地端，故所述第三PMOS管、所述第四PMOS管、所述第二PMOS管、所述第一NMOS管均截止；

当所述使能控制信号端为高电平时，所述第一PMOS管的栅极为高电平，所述第二NMOS管的栅极为低电平，所述第一PMOS管与所述第二NMOS管截止，同时所述第一NMOS管导通，降低所述第三PMOS管、所述第四PMOS管、第二PMOS管的栅极电压，并工作在目标工作状态下，使电路退出简并点，所述基准电压源模块开始工作，所述参考电压端电位逐渐上升，所述第三NMOS管被导通，所述第一NMOS管的栅极电压减小并关断，电路进入正常工作状态。

进一步的，所述振荡器的结构包括第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第十PMOS管、第十一PMOS管、第十二PMOS管、第十三PMOS管、第十四PMOS管、第十五PMOS管、第十六PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第十一NMOS管、第十二NMOS管和MOS电容；

所述第八PMOS管、所述第九PMOS管的源极分别接入所述电池电源端，所述第八PMOS管、所述第九PMOS管的栅极分别接入PBIAS端，所述第八PMOS管的漏极分别与所述第十PMOS管的删极、所述第九NMOS管的漏极连接，所述第九NMOS管的栅极接入时钟信号端，所述第九NMOS管的源极接入所述接地端，所述MOS电容的两端分别与所述第九NMOS管的源极和漏极连接；所述第九PMOS管的漏极分别与所述第十PMOS管的源极、所述第十一PMOS管的源极连接，所述第十一PMOS管的栅极接入所述参考电压端，所述第十PMOS管的漏极分别与所述第十NMOS管的漏极、所述第十二NMOS管的栅极连接，所述第十一PMOS管的漏极分别与所述第十一NMOS管的漏极、所述第八NMOS管的栅极连接，所述第十NMOS管和所述第十一NMOS管的栅极均与所述第十二NMOS管的栅极连接，所述第十NMOS管和所述第十一NMOS管的源极分别接入所述接地端；

所述第十二PMOS管、所述第十三PMOS管的源极分别接入所述电池电源端，所述第十二PMOS管和所述第十三PMOS管的栅极均与所述第十二NMOS管的漏极连接，所述第十二PMOS管的漏极与所述第十二NMOS管的漏极连接，所述第十二NMOS管的源极接入所述接地端，所述第十三PMOS管的漏极分别与所述第八NMOS管的漏极、所述第五PMOS管的栅极、所述第五NMOS管的栅极连接，所述第八NMOS管的源极接入所述接地端；

所述第十四PMOS管、所述第十五PMOS管、所述第十六PMOS管的源极分别接入所述电池电源端，所述第十四PMOS管、所述第十五PMOS管、所述第十六PMOS管的栅极分别接入PBIAS端，所述第十四PMOS管的漏极与所述第五PMOS管的源极连接，所述第五PMOS管的漏极分别与所述第五NMOS管的漏极、所述第六PMOS管的栅极、所述第六NMOS管的栅极连接，所述第五NMOS管的源极接入所述接地端，所述第十五PMOS管的漏极与所述第六PMOS管的源极连接，所述第六PMOS管的漏极分别与所述第六NMOS管的漏极、所述第七PMOS管的栅极、所述第七NMOS管的栅极连接，所述第六NMOS管的源极接入所述接地端，所述第十六PMOS管的漏极与所述第七PMOS管的源极连接，所述第七PMOS管的漏极分别与所述第七NMOS管的漏极、所述时钟信号端连接，所述第七NMOS管的源极接入所述接地端。

将所述MOS电容的电压Vc1作为比较器的其中一个输入电压，设定一定所述参考电压端的参考电压V₀作为比较器另一端输入。通过所述MOS电容的电压Vc1的变化，比较器产生具有一定周期性的控制信号。在电路初始阶段，此时所述第九NMOS管截止，恒流源电路对所述MOS电容充电，所述MOS电容的电压上升，直到Vc1＞V₀时，比较器输出信号翻转，此时所述时钟信号端为高电平，从而将所述第九NMOS管导通，所述MOS电容放电，所述MOS电容的电压下降。当Vc1＜V₀时，比较器输出信号再次翻转，此时所述时钟信号端为低电平，所述第九NMOS管截止，所述MOS电容再次充电，实现一个循环周期，从而产生了固定频率的振荡波形。

进一步的，所述分频电路主要由DFF结构实现对所述振荡器输出时钟信号的分频，其结构共分为7个二分频电路和3个五分频电路，根据所述无源蜂鸣器和所述灯泡的工作特性，将所述振荡器产生的时钟信号分别进行8分频和16000分频，最终实现所述无源蜂鸣器和所述灯泡所对应的信号输出波形的周期分别为0.4 ms和800 ms。

进一步的，所述分频电路中的各分频模块都具有清零信号接口，当所述清零信号接口为高电平时，所述分频电路的输出信号全部清零并待机。

本发明的电路工作原理及功能描述如下：

本发明的全集成电动车闪光器驱动芯片是利用MOS管作为开关，完成对无源蜂鸣器和灯泡的控制，因此这种电路的工作方式是：产生低电压输出，并实现工作大电流。

本发明芯片的输入电源电压由电动车电池提供，由于电源电压值比较高，无法让芯片电路正常工作，所以利用稳压二极管来实现目标工作电压，将输入电压稳定在5V左右，确保芯片功能电路的正常工作，本发明芯片直流耐压可达40V。

为确保电动车电池为灯泡和无源蜂鸣器持续供电时，芯片电路能够正常工作，因此需要在芯片电路外围增加一个1μF的电容，为芯片电路提供能够持续工作的电量。

芯片电路正常工作后，基准电压源模块将其产生的参考电压输入到振荡器，确保振荡器模块能够产生稳定的输出频率，振荡器则通过分频电路，产生灯泡与无源蜂鸣工作所需的输出频率2.5KHz与1.25Hz。

振荡器与分频电路的控制信号连入逻辑控制模块，通过逻辑控制模块来实现对芯片电路中其他各个功能电路模块工作状态的操控，同时连入逻辑控制模块的还有过热保护电路与过流保护电路。当温度过高时，过温保护功能电路会产生过温信号给控制模块电路，由逻辑控制模块电路关闭各个功能电路；当电路电流过大时，过流保护功能电路会产生过流信号给逻辑控制模块，同样由逻辑控制模块电路关闭各个功能电路。

本发明整个芯片电路中的核心功能电路是基准电压源模块，它为振荡器提供需要的参考电压，并通过频率修调模块实现对输出频率的修调，实现输出频率的误差范围为±5％，其次基准电压源模块对过热保护电路与过流保护电路等其它的辅助功能电路模块也起到非常重要的作用。

本发明的芯片电路还具有一个使能控制信号En接口，用来控制整个芯片的开关。

综上所述，本发明的芯片能够实现以下功能：

1、本芯片集成了电动车闪光器功能电路和驱动灯泡与无源蜂鸣器的功率管，外围器件较少；

2、本芯片能够实现对灯泡与无缘蜂鸣器的驱动，灯泡与无缘蜂鸣器正常工作频率为1.25Hz与2.5KHZ；

3、由于本芯片的整体电路为低功耗设计，所以整个芯片电路只需1μF的贴片电容持续为芯片供电即可；

4、本芯片内置时钟发生器，通过基准电压源模块的修调实现振荡器的输出目标频率的误差范围控制在±5％以内；

5、本芯片内部设置了过温保护电路，当灯泡与无缘蜂鸣器短路或者负载电流过大，导致芯片温度急剧上升至140℃时，逻辑控制模块将芯片内部各功能电路模块停止工作，当温度下降至120℃时，芯片电路恢复正常工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下:

1、本发明的闪光器驱动芯片集成了闪光器所需的各功能电路和功率管，不仅利用芯片电路实现了闪光继电器功能，并能够输出无缘蜂鸣器与灯泡所需的工作频率，实现灯泡与无缘蜂鸣器的驱动，而且减少了芯片的外围器件，大大降低了闪光器的成本。

2、本发明的闪光器驱动芯片内部尤其集成有频率修调电路和时钟电路，使得芯片的输出工作频率的精度为±5％，具有稳定的闪烁频率，工作稳定性高。

3、本发明的闪光器驱动芯片具有低功耗的优势，在正常工作时，整体芯片电路只需1μF电容持续供电，充分节约了能源，并实现了低成本的要求。

4、本发明的闪光器驱动芯片内部还集成了过温保护电路和过流保护电路，不仅在保护后均具有自恢复功能，而且均引入了迟滞效果的功能，有效避免了本芯片电路出现热振荡与过流振荡的问题，大幅提高了芯片整体电路的可靠性。

5、本发明的闪光器芯片由于其性能表现优越，必将取代传统闪光器控制模块，必定能够提高电动车的整体性能，不仅可以促使电动车产业变得更加兴盛，而且可以使电动车在市场竞争上具有更好的发展潜力。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明仅用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明全集成电动车闪光器驱动芯片的主要电路框图。

图2是本发明全集成电动车闪光器驱动芯片的典型应用示意图；

图3为本发明全集成电动车闪光器驱动芯片整体电路的工作周期示意图；

图4a为本发明全集成电动车闪光器驱动芯片中基准电压源模块的基准核心电路部分的电路图；

图4b为本发明全集成电动车闪光器驱动芯片中基准电压源模块的启动电路部分的电路图；

图5为本发明全集成电动车闪光器驱动芯片中振荡器的具体电路图；

图6为本发明全集成电动车闪光器驱动芯片中分频电路的具体电路图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参见图2所示，一种全集成电动车闪光器驱动芯片，所述驱动芯片的外部封装有四根引脚，分别为VCC引脚PIN1、OUT引脚PIN2、BEEP引脚PIN3和CEXT引脚PIN4，所述驱动芯片的外围电路结构为所述VCC引脚PIN1与电池电源端VDD连接，所述CEXT引脚PIN4与所述OUT引脚PIN2之间连接有一个CEXT电容1，所述BEEP引脚PIN3与所述电池电源端VDD之间连接有一个无源蜂鸣器2，所述OUT引脚PIN2与所述接地端GND之间连接有灯泡3；

参见图1所示，所述驱动芯片的内部集成有包括CEXT电容充电模块4、基准电压源模块5、振荡器6、逻辑控制单元7、过温保护电路8、过流保护电路9、分频电路10、第一功率管驱动模块11以及第二功率管驱动模块12在内的若干个功能电路模块；

所述CEXT电容充电模块4的输入端与所述电池电源端VDD连接，所述CEXT电容充电模块4的输出端与所述CEXT电容1的输入端连接，所述CEXT电容1的输出端与所述振荡器6的输入端连接，所述振荡器6的输出端与所述分频电路10的输入端连接，所述分频电路10的输出端与所述逻辑控制单元7的输入端连接，所述逻辑控制单元7的输出端分别与包括所述第一功率管驱动模块11和所述第二功率管驱动模块12在内的各功能电路模块的输入端连接；所述第一功率管驱动模块11的输入端还与所述电池电源端VDD连接，所述第一功率管驱动模块11的输出端经所述灯泡3与接地端GND连接，所述无源蜂鸣器2的输入端与所述电池电源端VDD连接，所述无源蜂鸣器2的输出端经过所述第二功率管驱动模块12与接地端GND连接；所述基准电压源模块5的输出端分别与包括所述振荡器6、所述过温保护电路8及所述过流保护电路9在内的各功能电路模块的输入端连接，所述过温保护电路8和所述过流保护电路9的输出端分别与所述逻辑控制单元7的输入端连接；

所述CEXT电容充电模块4，负责为所述CEXT电容1充电，所述CEXT电容1则用于为所述驱动芯片内各个功能电路模块持续供电；

所述稳压二极管，负责将所述电池电源端VDD的高电压转换为可确保所述驱动芯片各功能电路模块正常工作的目标工作电压；

所述基准电压源模块5，负责产生稳定的基准电压，为所述振荡器6提供电压参考，并实现所述驱动芯片内各功能电路模块运行在准确的工作状态；同时，所述基准电压源模块5内还包含有频率修调模块，所述频率修调模块负责完成输出频率的精准修调；

所述振荡器6，负责根据基准电压产生稳定的输出频率；

所述分频电路10，负责将稳定的输出频率分别形成所述灯泡3和所述无源蜂鸣器2工作所需的输出频率；

所述逻辑控制单元7，负责所述驱动芯片内各功能电路模块的工作状态的操控；

所述第一功率管驱动模块11和所述第二功率管驱动模块12，分别负责所述灯泡3和所述无源蜂鸣器2的工作状态的操控；

所述过温保护电路8，负责实时监测所述驱动芯片内各功能电路模块的温度情况，并在温度过高或温度恢复时产生过温信号或恢复信号给所述逻辑控制单元7；

所述过流保护电路9，负责实时监测所述驱动芯片内整体电路的电流情况，并在电流过大或电流恢复时产生过流信号或恢复信号给所述逻辑控制单元7。

进一步的，所述稳压二极管所实现的目标工作电压稳定在5V。

进一步的，所述CEXT电容1的电容值为1μF。

进一步的，所述振荡器6所产生的输出频率的误差范围在±5%以内。

进一步的，所述分频电路10所产生的所述灯泡3工作所需的输出频率为1.25Hz，所述分频电路10所产生的所述无源蜂鸣器2工作所需的输出频率为2.5KHz。

进一步的，所述过温保护电路8在检测到温度急剧上升至140℃时产生过温信号，在检测到温度下降至120℃时产生恢复信号。

进一步的，所述基准电压源模块5的结构包括基准核心电路和启动电路。

参见图4a所示，所述基准核心电路包括第三PMOS管MP3、 第四PMOS管MP4、第一双极晶体管Q1、第二双极晶体管Q2、第 四NMOS管MN4、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所 述第三PMOS管MP3和所述第四PMOS管MP4的源极分别接入所 述电池电源端VDD，所述第三PMOS管MP3和所述第四PMOS管 MP4的漏级分别与所述第一双极晶体管Q1和所述第二双极晶体管 Q2的集电极连接，所述第三PMOS管MP3和所述第四PMOS管 MP4的栅极同时与所述第二双极晶体管Q2的集电极连接，所述第 一双极晶体管Q1的发射极经所述第二电阻R2接入所述接地端 GND，所述第二双极晶体管Q2的发射极依次经所述第一电阻R1、 所述第二电阻R2接入所述接地端GND，所述第一双极晶体管Q1 和所述第二双极晶体管Q2的基极同时接入参考电压端Vref，所述 第四NMOS管MN4的漏级接入所述电池电源端VDD，所述第四 NMOS管MN4的源极接入所述参考电压端Vref，所述第四NMOS 管MN4的栅极接入所述第三PMOS管MP3的漏级与所述第一双极 晶体管Q1的集电极之间，所述第三电阻R3连接在所述参考电压端Vref与所述接地端GND之间；其中，

所述第一双极晶体管Q1和所述第二双极晶体管Q2的发射极面 积之比为N：1；所述第三PMOS管MP3和所述第四PMOS管MP4 为电流镜结构，并拥有相同的长宽比；ΔV_BE表示施加在所述第一电 阻R1上的电压，通过所述第一电阻R1的电流约等于所述第一双极 晶体管Q1和所述第二双极晶体管Q2集电极电流I_c，I_c的表达式为，

所述第三PMOS管MP3和所述第四PMOS管MP4为电流镜结 构，故流经所述第二电阻R2的电流为流经所述第一电阻R1电流的 两倍，所述基准电压源模块5最终输出的参考电压V₀的表达式为，

从1-2式可以看出所述基准电压源模块5输出的参考电压V₀不仅和所述第二双极晶体管Q2产生的电压V_BE5有关，它还与所述 第一电阻R1与所述第二电阻R2的比值大小和所述第一双极晶体管 Q1和所述第二双极晶体管Q2的参数设置有关。Pn结二极管的正向 电压V_BE5，所述第一双极晶体管Q1和所述第二双极晶体管Q2的 基极-发射极电压的差值产生热温度系数的电压ΔV_BE，通过确定满足 芯片工作环境的温度，将上述公式1-2调整为零温度系数，以达到 电路的工作指标；

参见图4b所示，所述启动电路包括第一PMOS管MP1、第二 PMOS管MP2、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三 NMOS管MN3和反相器，所述第一PMOS管MP1的源极接入所述 电池电源端VDD，所述第一PMOS管MP1的栅极与EN使能控制 信号端连接，所述第一PMOS管MP1的漏极与所述第一NMOS管 MN1的漏极连接，所述第一NMOS管MN1的源极接入所述接地端 GND，所述第二PMOS管MP2的源极接入所述电池电源端VDD， 所述第二PMOS管MP2的栅极与所述第一NMOS管MN1的漏极 连接，所述第二PMOS管MP2的漏极分别与所述第二NMOS管MN2的漏极、所述第三NMOS管MN3的漏极和所述反相器的输入 端连接，所述反相器的输出端与所述第一NMOS管MN1的栅极连 接，所述第二NMOS管MN2和所述第三NMOS管MN3的源极分 别接入所述接地端GND，所述第二NMOS管MN2的栅极与ENB 使能控制信号端连接，所述第三NMOS管MN3的栅极接入所述参 考电压端Vref，所述EN使能控制信号端通过反相器与所述ENB使 能控制信号端连接；

当所述使能控制信号端为低电平时，所述第一PMOS管MP1 的栅极为低电平，所述第一PMOS管MP1接所述电池电源端VDD， 所述第二NMOS管MN2的栅极为高电平，所述第二NMOS管MN2 接所述接地端GND，故所述第三PMOS管MP3、所述第四PMOS 管MP4、所述第二PMOS管MP2、所述第一NMOS管MN1均截 止；

当所述使能控制信号端为高电平时，所述第一PMOS管MP1 的栅极为高电平，所述第二NMOS管MN2的栅极为低电平，所述 第一PMOS管MP1与所述第二NMOS管MN2截止，同时所述第一 NMOS管MN1导通，降低所述第三PMOS管MP3、所述第四PMOS 管MP4、第二PMOS管MP2的栅极电压，并工作在目标工作状态 下，使电路退出简并点，所述基准电压源模块5开始工作，所述参 考电压端Vref电位逐渐上升，所述第三NMOS管MN3被导通，所 述第一NMOS管MN1的栅极电压减小并关断，电路进入正常工作 状态。

进一步的，参见图5所示，所述振荡器6的结构包括第五PMOS管MP5、第六PMOS管MP6、第七PMOS管MP7、第八PMOS管MP8、第九PMOS管MP9、第十PMOS管MP10、第十一PMOS管MP11、第十二PMOS管MP12、第十三PMOS管MP13、第十四PMOS管MP14、第十五PMOS管MP15、第十六PMOS管MP16、第五NMOS管MN5、第六NMOS管MN6、第七NMOS管MN7、第八NMOS管MN8、第九NMOS管MN9、第十NMOS管MN10、第十一NMOS管MN11、第十二NMOS管MN12和MOS电容C1；

所述第八PMOS管MP8、所述第九PMOS管MP9的源极分别接入所述电池电源端VDD，所述第八PMOS管MP8、所述第九PMOS管MP9的栅极分别接入PBIAS端，所述第八PMOS管MP8的漏极分别与所述第十PMOS管MP10的删极、所述第九NMOS管MN9的漏极连接，所述第九NMOS管MN9的栅极接入时钟信号端CLK，所述第九NMOS管MN9的源极接入所述接地端GND，所述MOS电容C1的两端分别与所述第九NMOS管MN9的源极和漏极连接；所述第九PMOS管MP9的漏极分别与所述第十PMOS管MP10的源极、所述第十一PMOS管MP11的源极连接，所述第十一PMOS管MP11的栅极接入所述参考电压端Vref，所述第十PMOS管MP10的漏极分别与所述第十NMOS管MN10的漏极、所述第十二NMOS管MN12的栅极连接，所述第十一PMOS管MP11的漏极分别与所述第十一NMOS管MN11的漏极、所述第八NMOS管MN8的栅极连接，所述第十NMOS管MN10和所述第十一NMOS管MN11的栅极均与所述第十二NMOS管MN12的栅极连接，所述第十NMOS管MN10和所述第十一NMOS管MN11的源极分别接入所述接地端GND；

所述第十二PMOS管MP12、所述第十三PMOS管MP13的源极分别接入所述电池电源端VDD，所述第十二PMOS管MP12和所述第十三PMOS管MP13的栅极均与所述第十二NMOS管MN12的漏极连接，所述第十二PMOS管MP12的漏极与所述第十二NMOS管MN12的漏极连接，所述第十二NMOS管MN12的源极接入所述接地端GND，所述第十三PMOS管MP13的漏极分别与所述第八NMOS管MN8的漏极、所述第五PMOS管MP5的栅极、所述第五NMOS管MN5的栅极连接，所述第八NMOS管MN8的源极接入所述接地端GND；

所述第十四PMOS管MP14、所述第十五PMOS管MP15、所述第十六PMOS管MP16的源极分别接入所述电池电源端VDD，所述第十四PMOS管MP14、所述第十五PMOS管MP15、所述第十六PMOS管MP16的栅极分别接入PBIAS端，所述第十四PMOS管MP14的漏极与所述第五PMOS管MP5的源极连接，所述第五PMOS管MP5的漏极分别与所述第五NMOS管MN5的漏极、所述第六PMOS管MP6的栅极、所述第六NMOS管MN6的栅极连接，所述第五NMOS管MN5的源极接入所述接地端GND，所述第十五PMOS管MP15的漏极与所述第六PMOS管MP6的源极连接，所述第六PMOS管MP6的漏极分别与所述第六NMOS管MN6的漏极、所述第七PMOS管MP7的栅极、所述第七NMOS管MN7的栅极连接，所述第六NMOS管MN6的源极接入所述接地端GND，所述第十六PMOS管MP16的漏极与所述第七PMOS管MP7的源极连接，所述第七PMOS管MP7的漏极分别与所述第七NMOS管MN7的漏极、所述时钟信号端CLK连接，所述第七NMOS管MN7的源极接入所述接地端GND。

将所述MOS电容C1的电压Vc1作为比较器的其中一个输入电压，设定一定所述参考电压端Vref的参考电压V₀作为比较器另一端输入。通过所述MOS电容C1的电压Vc1的变化，比较器产生具有一定周期性的控制信号。在电路初始阶段，此时所述第九NMOS管MN9截止，恒流源电路对所述MOS电容C1充电，所述MOS电容C1的电压上升，直到Vc1＞V₀时，比较器输出信号翻转，此时所述时钟信号端CLKCLK为高电平，从而将所述第九NMOS管MN9导通，所述MOS电容C1放电，所述MOS电容C1的电压下降。当Vc1＜V₀时，比较器输出信号再次翻转，此时所述时钟信号端CLK为低电平，所述第九NMOS管MN9截止，所述MOS电容C1再次充电，实现一个循环周期，从而产生了固定频率的振荡波形。

进一步的，参见图6所示，所述分频电路10主要由DFF结构实现对所述振荡器6输出时钟信号的分频，其结构共分为7个二分频电路和3个五分频电路，根据所述无源蜂鸣器2和所述灯泡3的工作特性，将所述振荡器6产生的时钟信号分别进行8分频和16000分频，参见图3所示，最终实现所述无源蜂鸣器2和所述灯泡3所对应的信号输出波形的周期分别为0.4ms和800 ms。

进一步的，所述分频电路10中的各分频模块都具有清零信号接口Reset，当所述清零信号接口Reset为高电平时，所述分频电路的输出信号全部清零并待机。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全集成电动车闪光器驱动芯片，其特征在于：所述驱动芯片的外部封装有四根引脚，分别为VCC引脚（PIN1）、OUT引脚（PIN2）、BEEP引脚（PIN3）和CEXT引脚（PIN4），所述驱动芯片的外围电路结构为所述VCC引脚（PIN1）与电池电源端（VDD）连接，所述CEXT引脚（PIN4）与所述OUT引脚（PIN2）之间连接有一个CEXT电容（1），所述BEEP引脚（PIN3）与所述电池电源端（VDD）之间连接有一个无源蜂鸣器（2），所述OUT引脚（PIN2）与所述接地端（GND）之间连接有灯泡（3）；

所述驱动芯片的内部集成有包括CEXT电容充电模块（4）、基准电压源模块（5）、振荡器（6）、逻辑控制单元（7）、过温保护电路（8）、过流保护电路（9）、分频电路（10）、第一功率管驱动模块（11）以及第二功率管驱动模块（12）在内的若干个功能电路模块；

所述CEXT电容充电模块（4）的输入端与所述电池电源端（VDD）连接，所述CEXT电容充电模块（4）的输出端与所述CEXT电容（1）的输入端连接，所述CEXT电容（1）的输出端与所述振荡器（6）的输入端连接，所述振荡器（6）的输出端与所述分频电路（10）的输入端连接，所述分频电路（10）的输出端与所述逻辑控制单元（7）的输入端连接，所述逻辑控制单元（7）的输出端分别与包括所述第一功率管驱动模块（11）和所述第二功率管驱动模块（12）在内的各功能电路模块的输入端连接；所述第一功率管驱动模块（11）的输入端还与所述电池电源端（VDD）连接，所述第一功率管驱动模块（11）的输出端经所述灯泡（3）与接地端（GND）连接，所述无源蜂鸣器（2）的输入端与所述电池电源端（VDD）连接，所述无源蜂鸣器（2）的输出端经过所述第二功率管驱动模块（12）与接地端（GND）连接；所述基准电压源模块（5）的输出端分别与包括所述振荡器（6）、所述过温保护电路（8）及所述过流保护电路（9）在内的各功能电路模块的输入端连接，所述过温保护电路（8）和所述过流保护电路（9）的输出端分别与所述逻辑控制单元（7）的输入端连接；

所述CEXT电容充电模块（4），负责为所述CEXT电容（1）充电，所述CEXT电容（1）则用于为所述驱动芯片内各个功能电路模块持续供电；

所述稳压二极管，负责将所述电池电源端（VDD）的高电压转换为可确保所述驱动芯片各功能电路模块正常工作的目标工作电压；

所述基准电压源模块（5），负责产生稳定的基准电压，为所述振荡器（6）提供电压参考，并实现所述驱动芯片内各功能电路模块运行在准确的工作状态；同时，所述基准电压源模块（5）内还包含有频率修调模块，所述频率修调模块负责完成输出频率的精准修调；

所述振荡器（6），负责根据基准电压产生稳定的输出频率；

所述分频电路（10），负责将稳定的输出频率分别形成所述灯泡（3）和所述无源蜂鸣器（2）工作所需的输出频率；

所述逻辑控制单元（7），负责所述驱动芯片内各功能电路模块的工作状态的操控；

所述第一功率管驱动模块（11）和所述第二功率管驱动模块（12），分别负责所述灯泡（3）和所述无源蜂鸣器（2）的工作状态的操控；

所述过温保护电路（8），负责实时监测所述驱动芯片内各功能电路模块的温度情况，并在温度过高或温度恢复时产生过温信号或恢复信号给所述逻辑控制单元（7）；

所述过流保护电路（9），负责实时监测所述驱动芯片内整体电路模块的电流情况，并在电流过大或电流恢复时产生过流信号或恢复信号给所述逻辑控制单元（7）。

2.根据权利要求1所述的全集成电动车闪光器驱动芯片，其特征在于：所述稳压二极管所实现的目标工作电压稳定在5V。

3.根据权利要求1所述的全集成电动车闪光器驱动芯片，其特征在于：所述CEXT电容（1）的电容值为1μF。

4.根据权利要求1所述的全集成电动车闪光器驱动芯片，其特征在于：所述振荡器（6）所产生的输出频率的误差范围在±5%以内。

5.根据权利要求1所述的全集成电动车闪光器驱动芯片，其特征在于：所述分频电路（10）所产生的所述灯泡（3）工作所需的输出频率为1.25Hz，所述分频电路（10）所产生的所述无源蜂鸣器（2）工作所需的输出频率为2.5KHz。

6.根据权利要求1所述的全集成电动车闪光器驱动芯片，其特征在于：所述过温保护电路（8）在检测到温度急剧上升至140℃时产生过温信号，在检测到温度下降至120℃时产生恢复信号。

7.根据权利要求1所述的全集成电动车闪光器驱动芯片，其特征在于：所述基准电压源模块（5）的结构包括基准核心电路和启动电路；

所述基准核心电路包括第三PMOS管（MP3）、第四PMOS管（MP4）、第一双极晶体管（Q1）、第二双极晶体管（Q2）、第四NMOS管（MN4）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2）和第三电阻（R3），所述第三PMOS管（MP3）和所述第四PMOS管（MP4）的源极分别接入所述电池电源端（VDD），所述第三PMOS管（MP3）和所述第四PMOS管（MP4）的漏级分别与所述第一双极晶体管（Q1）和所述第二双极晶体管（Q2）的集电极连接，所述第三PMOS管（MP3）和所述第四PMOS管（MP4）的栅极同时与所述第二双极晶体管（Q2）的集电极连接，所述第一双极晶体管（Q1）的发射极经所述第二电阻（R2）接入所述接地端（GND），所述第二双极晶体管（Q2）的发射极依次经所述第一电阻（R1）、所述第二电阻（R2）接入所述接地端（GND），所述第一双极晶体管（Q1）和所述第二双极晶体管（Q2）的基极同时接入参考电压端（Vref），所述第四NMOS管（MN4）的漏级接入所述电池电源端（VDD），所述第四NMOS管（MN4）的源极接入所述参考电压端（Vref），所述第四NMOS管（MN4）的栅极接入所述第三PMOS管（MP3）的漏级与所述第一双极晶体管（Q1）的集电极之间，所述第三电阻（R3）连接在所述参考电压端（Vref）与所述接地端（GND）之间；

所述启动电路包括第一PMOS管（MP1）、第二PMOS管（MP2）、第一NMOS管（MN1）、第二NMOS管（MN2）、第三NMOS管（MN3）和反相器，所述第一PMOS管（MP1）的源极接入所述电池电源端（VDD），所述第一PMOS管（MP1）的栅极与EN使能控制信号端连接，所述第一PMOS管（MP1）的漏极与所述第一NMOS管（MN1）的漏极连接，所述第一NMOS管（MN1）的源极接入所述接地端（GND），所述第二PMOS管（MP2）的源极接入所述电池电源端（VDD），所述第二PMOS管（MP2）的栅极与所述第一NMOS管（MN1）的漏极连接，所述第二PMOS管（MP2）的漏极分别与所述第二NMOS管（MN2）的漏极、所述第三NMOS管（MN3）的漏极和所述反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与所述第一NMOS管（MN1）的栅极连接，所述第二NMOS管（MN2）和所述第三NMOS管（MN3）的源极分别接入所述接地端（GND），所述第二NMOS管（MN2）的栅极与ENB使能控制信号端连接，所述第三NMOS管（MN3）的栅极接入所述参考电压端（Vref），所述EN使能控制信号端通过反相器与所述ENB使能控制信号端连接。

8.根据权利要求1所述的全集成电动车闪光器驱动芯片，其特征在于：所述振荡器（6）的结构包括第五PMOS管（MP5）、第六PMOS管（MP6）、第七PMOS管（MP7）、第八PMOS管（MP8）、第九PMOS管（MP9）、第十PMOS管（MP10）、第十一PMOS管（MP11）、第十二PMOS管（MP12）、第十三PMOS管（MP13）、第十四PMOS管（MP14）、第十五PMOS管（MP15）、第十六PMOS管（MP16）、第五NMOS管（MN5）、第六NMOS管（MN6）、第七NMOS管（MN7）、第八NMOS管（MN8）、第九NMOS管（MN9）、第十NMOS管（MN10）、第十一NMOS管（MN11）、第十二NMOS管（MN12）和MOS电容（C1）；

所述第八PMOS管（MP8）、所述第九PMOS管（MP9）的源极分别接入所述电池电源端（VDD），所述第八PMOS管（MP8）、所述第九PMOS管（MP9）的栅极分别接入PBIAS端，所述第八PMOS管（MP8）的漏极分别与所述第十PMOS管（MP10）的删极、所述第九NMOS管（MN9）的漏极连接，所述第九NMOS管（MN9）的栅极接入时钟信号端（CLK），所述第九NMOS管（MN9）的源极接入所述接地端（GND），所述MOS电容（C1）的两端分别与所述第九NMOS管（MN9）的源极和漏极连接；所述第九PMOS管（MP9）的漏极分别与所述第十PMOS管（MP10）的源极、所述第十一PMOS管（MP11）的源极连接，所述第十一PMOS管（MP11）的栅极接入所述参考电压端（Vref），所述第十PMOS管（MP10）的漏极分别与所述第十NMOS管（MN10）的漏极、所述第十二NMOS管（MN12）的栅极（）连接，所述第十一PMOS管（MP11）的漏极分别与所述第十一NMOS管（MN11）的漏极、所述第八NMOS管（MN8）的栅极（）连接，所述第十NMOS管（MN10）和所述第十一NMOS管（MN11）的栅极均与所述第十二NMOS管（MN12）的栅极连接，所述第十NMOS管（MN10）和所述第十一NMOS管（MN11）的源极分别接入所述接地端（GND）；

所述第十二PMOS管（MP12）、所述第十三PMOS管（MP13）的源极分别接入所述电池电源端（VDD），所述第十二PMOS管（MP12）和所述第十三PMOS管（MP13）的栅极均与所述第十二NMOS管（MN12）的漏极连接，所述第十二PMOS管（MP12）的漏极与所述第十二NMOS管（MN12）的漏极连接，所述第十二NMOS管（MN12）的源极接入所述接地端（GND），所述第十三PMOS管（MP13）的漏极分别与所述第八NMOS管（MN8）的漏极、所述第五PMOS管（MP5）的栅极、所述第五NMOS管（MN5）的栅极连接，所述第八NMOS管（MN8）的源极接入所述接地端（GND）；

所述第十四PMOS管（MP14）、所述第十五PMOS管（MP15）、所述第十六PMOS管（MP16）的源极分别接入所述电池电源端（VDD），所述第十四PMOS管（MP14）、所述第十五PMOS管（MP15）、所述第十六PMOS管（MP16）的栅极分别接入PBIAS端，所述第十四PMOS管（MP14）的漏极与所述第五PMOS管（MP5）的源极连接，所述第五PMOS管（MP5）的漏极分别与所述第五NMOS管（MN5）的漏极、所述第六PMOS管（MP6）的栅极、所述第六NMOS管（MN6）的栅极连接，所述第五NMOS管（MN5）的源极接入所述接地端（GND），所述第十五PMOS管（MP15）的漏极与所述第六PMOS管（MP6）的源极连接，所述第六PMOS管（MP6）的漏极分别与所述第六NMOS管（MN6）的漏极、所述第七PMOS管（MP7）的栅极、所述第七NMOS管（MN7）的栅极连接，所述第六NMOS管（MN6）的源极接入所述接地端（GND），所述第十六PMOS管（MP16）的漏极与所述第七PMOS管（MP7）的源极连接，所述第七PMOS管（MP7）的漏极分别与所述第七NMOS管（MN7）的漏极、所述时钟信号端（CLK）连接，所述第七NMOS管（MN7）的源极接入所述接地端（GND）。

9.根据权利要求1所述的全集成电动车闪光器驱动芯片，其特征在于：所述分频电路（10）主要由DFF结构实现对所述振荡器（6）输出时钟信号的分频，其结构共分为7个二分频电路和3个五分频电路，根据所述无源蜂鸣器（2）和所述灯泡（3）的工作特性，将所述振荡器（6）产生的时钟信号分别进行8分频和16000分频，最终实现所述无源蜂鸣器（2）和所述灯泡（3）所对应的信号输出波形的周期分别为0.4 ms和800 ms。

10.根据权利要求9所述的全集成电动车闪光器驱动芯片，其特征在于：所述分频电路（10）中的各分频模块都具有清零信号接口，当所述清零信号接口为高电平时，所述分频电路的输出信号全部清零并待机。

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