CN215773542U - 一种驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种驱动电路，通过使用具有电荷泵模块的集成电路配合使用电容形成电荷泵，并通过隔直上下拉电路将电荷泵输出的电压输出，实现了只用一枚集成电路芯片配合外围电路就能够对MEMS器件进行驱动，从而简化了目前MEMS扬声器的驱动电路的拓扑结构，使整个驱动电路更加小型化和集成化，提高了驱动电路的可靠性，降低了MEMS扬声器的制造成本。

Description

一种驱动电路

技术领域

本实用新型涉及扬声器领域，尤其是一种驱动电路。

背景技术

扬声器在人们的日常生活中随处可见，人们日常使用的手机、耳机、电脑、电视等设备均离不开扬声器。近年来，随着科技的发展和进步，一种基于MEMS工艺的压电式扬声器，凭借其体积小、功耗低、无磁性、可靠性好等优点，开始逐渐取代传统的动圈或动铁式扬声器。然而，MEMS器件中应用的压电薄膜激励器与线圈的驱动方式不同，在电路特性上表现为电容负载，驱动电压也比传统耳机要高使得现有的驱动方式不能将器件驱动到较佳的效果。目前，业界解决此问题的普遍方法是：使用2枚以上的集成电路芯片，其中一枚作为升压电路，另一枚作为信号放大电路，再加上较多的被动元件，构成一个较为复杂的电路拓扑结构，分别提供直流偏压和放大后的信号电压。但这样做不利于整个驱动电路的小型化和集成化，造成了电路复杂，可靠性差，成本高等问题。

实用新型内容

有鉴于此,本实用新型的目的是提供一种驱动电路，以简化目前MEMS扬声器的驱动电路的拓扑结构，使整个驱动电路小型化和集成化，提高驱动电路的可靠性，降低MEMS扬声器的制造成本。

本实用新型实施例提供了一种驱动电路，用于驱动压电声学器件，所述驱动电路包括：集成电路，具有用于对输入驱动信号进行放大的集成运算放大模块和用于形成电荷泵的电荷泵模块，其中，所述集成运算放大模块具有驱动信号输入端和放大信号输出端，所述电荷泵模块具有正极端，负极端和电压输出端；电源输入电路，与所述集成电路连接，用于提供电源电压；信号输入电路，与所述驱动信号输入端连接，用于向所述集成电路输入驱动信号；隔直上下拉电路，用于将所述集成电路输出的放大后的驱动信号交流耦合输出到压电声学器件，所述隔直上下拉电路包括正极电源端、负极电源端、第一输出端、第二输出端和输入端，所述输入端连接到所述集成电路的放大信号输出端，所述正极电源端连接到所述电源输入电路的电源电压，所述负极电源端连接到所述电荷泵模块的电压输出端，所述第一输出端和所述第二输出端连接到压电声学器件；以及电容，连接在所述电荷泵模块的正极端和负极端之间，用于与所述电荷泵模块一同形成电荷泵，以向所述隔直上下拉电路提供反向电压。

进一步的，所述隔直上下拉电路还包括：正极电路，包括连接在所述输入端和所述第一输出端之间的正极电容和连接在所述正极电源端和所述第一输出端之间的正极电阻；负极电路，包括连接在接地端和所述第二输出端之间的负极电容和连接在所述负极电源端和所述第二输出端之间的负极电阻。

进一步的，所述正极电路包括第一保护电阻，所述第一保护电阻与所述正极电容串联连接在所述输入端和所述第一输出端之间，所述负极电路包括第二保护电阻，所述第二保护电阻与所述负极电容串联连接在所述接地端和所述第二输出端之间。

进一步的，所述正极电阻与所述负极电阻阻值相等。

进一步的，所述信号输入电路包括：正极输入电路，连接至所述驱动信号输入端正极；和负极输入电路，连接至所述驱动信号输入端负极。

进一步的，所述驱动电路还包括：第一可调电阻，连接在接地端和所述驱动信号输入端正极之间；和第二可调电阻，与所述集成运算放大模块并联连接在所述驱动信号输入端负极和所述放大信号输出端之间；所述第一可调电阻和所述第二可调电阻与所述信号输入电路和所述集成运算放大模块共同构成差分放大电路。

进一步的，所述正极电容和负极电容使用陶瓷电容或电解电容。

进一步的，所述正极电阻和负极电阻使用金属膜电阻。

进一步的，所述驱动电路集成在专用集成电路ASIC中或集成封装电路SIP中。

进一步的，所述信号输入电路、隔直上下拉电路，以及所述集成运算放大模块数量均为2，分别用于左右声道的发声。

进一步的，所述集成电路为max97220BETE+T型集成电路芯片。

本实用新型实施例的一种驱动电路，通过使用具有电荷泵模块的集成电路配合使用电容形成电荷泵，并通过隔直上下拉电路将电荷泵输出的电压输出，实现了只用一枚集成电路芯片配合外围电路就能够对MEMS器件进行驱动，从而简化了目前MEMS扬声器的驱动电路的拓扑结构，使整个驱动电路更加小型化和集成化，提高了驱动电路的可靠性，降低了MEMS扬声器的制造成本。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本实用新型实施例的驱动电路的模块化示意图；

图2为本实用新型实施例的驱动电路的隔直上下拉电路的具体结构示意图；

图3为本实用新型实施例的驱动电路的信号输入电路和差分放大电路的具体结构示意图；

图4为本实用新型实施例的集成电路型号及其外围电路连接结构的示意图。

图例：1.集成电路；11.集成运算放大模块；a.驱动信号输入端；a+.正极；a-.负极；b.放大信号输出端；12.电荷泵模块；c.正极端；d.负极端；e.电压输出端；2.电源输入电路；3.信号输入电路；31.正极输入电路；32.负极输入电路；4.隔直上下拉电路；41.正极电路；42.负极电路；f.正极电源端；g.负极电源端；h.第一输出端；i.第二输出端；j.输入端；5.电容；R1.正极电阻；R2.负极电阻；R3.第一保护电阻；R4.第二保护电阻；R5.第一可调电阻；R6.第二可调电阻；R7.第一电阻；R8.第二电阻；C1.正极电容；C2.负极电容。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，本实用新型实施例的一种驱动电路，用于驱动压电声学器件，包括集成电路1、电源输入电路2、信号输入电路3、隔直上下拉电路4和电容5。集成电路1具有用于对输入驱动信号进行放大的集成运算放大模块11和用于形成电荷泵的电荷泵模块12。其中，集成运算放大模块11具有驱动信号输入端a和放大信号输出端b，电荷泵模块12具有正极端c，负极端d和电压输出端e。电源输入电路2与集成电路1连接，用于提供电源电压。信号输入电路3与驱动信号输入端a连接，用于向集成电路1输入驱动信号。隔直上下拉电路4用于将集成电路1输出的放大后的驱动信号交流耦合输出到压电声学器件，具有正极电源端f、负极电源端g、第一输出端h、第二输出端i和输入端j，输入端j连接到集成电路1的放大信号输出端b，正极电源端f连接到电源输入电路2的电源电压，负极电源端g连接到电荷泵模块12的电压输出端e，第一输出端h和第二输出端i连接到压电声学器件。电容5连接在电荷泵模块12的正极端c和负极端d之间，用于与电荷泵模块12一同形成电荷泵，以向隔直上下拉电路4提供反向电压。压电声学器件包括但不限于MEMS器件，也可以是与MEMS器件具有相同特性的其它压电声学器件，本实施例中以MEMS器件为例。电容5与集成电路1中的电荷泵模块12所形成的电荷泵能够提供与电源输入电路2的输入电压等大反向的电压，再通过隔直上下拉电路4提供给压电声学器件，作为压电声学器件的负极偏压。隔直上下拉电路4通过连接电源电压和电荷泵输出的反向电压，将集成运算放大电路11输入的放大后的信号上拉至高电平或下拉至低电平然后再通过交流耦合输送给压电声学器件，同时隔直上下拉电路4上连接的电源电压和电荷泵输出的反向电压还能用于给压电声学器件提供其工作所需的直流偏压。综上所述，本实用新型实施例通过使用具有电荷泵模块12的集成电路1配合使用电容5形成电荷泵，并通过隔直上下拉电路4将电荷泵输出的电压输出，实现了只用一枚集成电路芯片配合外围电路就能够对MEMS器件进行驱动，从而简化了目前MEMS扬声器的驱动电路的拓扑结构，使整个驱动电路更加小型化和集成化，提高了驱动电路的可靠性，降低了MEMS扬声器的制造成本。

在一些可选的实施方式中，压电扬声器具有左右两个声道，此时，信号输入电路3、隔直上下拉电路4以及集成运算放大模块11的数量均为2，分别用于左右声道的发声。

如图4所示，在一个可选的实施方式中，集成电路1为max97220BETE+T型集成电路芯片，该芯片具有包括IN+、IN-和OUT端口的集成运算放大模块11和具有由CIP、CIN和PVSS端口电荷泵模块12，能够满足本实用新型实施例对信号进行放大和通过电荷泵提供反向电压的使用需求。并且该芯片中的集成运算放大模块11具有两组，能够分别设置左右声道的发声驱动电路。

如图2所示，在一个可选的实施方式中，隔直上下拉电路4还包括正极电路41和负极电路42。正极电路41包括连接在输入端j和第一输出端之间h的正极电容C1和连接在正极电源端f和第一输出端h之间的正极电阻R1；负极电路42包括连接在接地端和第二输出端i之间的负极电容C2和连接在负极电源端g和第二输出端i之间的负极电阻R2。正极电容C1和负极电容C2用于阻隔直流电，从而使交流信号能够不受干扰的输出至压电声学器件，其电容大小要高于压电声学器件的静态电容至少10倍。正极电阻R1和负极电阻R2的阻值相等，阻值大小根据正极电容C1和负极电容C2电容偏压的充电时间长短确定。根据公式T＝RC计算时间常数，并根据时间常数不超过200mS的原则选用电容和电阻，以避免对用户听感产生较大影响。

在一种具体的实施方式中，正极电路41包括第一保护电阻R3，所述第一保护电阻R3与正极电容C1串联连接在输入端j和第一输出端h之间，负极电路42包括第二保护电阻R4，第二保护电阻R4与所述负极电容C2串联连接在接地端和第二输出端i之间。第一保护电阻R3和第二保护电阻R4用于对电路进行保护，防止由于电流过载导致电路损坏。保护电阻的阻值与压电声学器件的静态电容C₀的大小有关，C₀越大保护电阻的阻值取值越小。

如图3所示，在一种具体的实施方式中，信号输入电路3包括正极输入电路31和负极输入电路32.正极输入电路连接至驱动信号输入端正极a+；负极输入电路连接至驱动信号输入端负极a-。分别向集成运算放大模块11的驱动信号输入端a的正极a+和负极a-输入电信号。

在一些可选的实施方式中，驱动电路还包括第一可调电阻R5和第二可调电阻R6。第一可调电阻R5连接在接地端和驱动信号输入端正极a+之间；第二可调电阻R6与集成运算放大模块11并联连接在驱动信号输入端负极a-和放大信号输出端b之间。第一可调电阻R5和第二可调电阻R6与信号输入电路3和集成运算放大模块11共同构成差分放大电路。信号输入电路3中，正极输入电路31上设置有第一电阻R7,负极输入电路32上设有第二电阻R8，与第一可调电阻R5和第二可调电阻R6共同对信号进行差分放大。通过调整第一可调电阻R5和第二可调电阻R6的阻值能够实现对放大倍数的调整。

在一些可选的实施方式中，正极电容C1和负极电容C2使用陶瓷电容或电解电容，例如钽电容等，具有体积小容量大等优点，能够更有利于电路的小型化和集成化。正极电阻R1和负极电阻R2使用金属膜电阻，误差小精度高，能够更大限度保证正极电阻R1和负极电阻R2的阻值相等，使驱动电路的可靠性更高。

在一些可选的实施方式中，驱动电路集成在专用集成电路ASIC中或集成封装电路SIP中，集成度更高，使整个驱动电路更加小型化和集成化。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种驱动电路，用于驱动压电声学器件，其特征在于，所述驱动电路包括：

集成电路，具有用于对输入驱动信号进行放大的集成运算放大模块和用于形成电荷泵的电荷泵模块，其中，所述集成运算放大模块具有驱动信号输入端和放大信号输出端，所述电荷泵模块具有正极端、负极端和电压输出端；

电源输入电路，与所述集成电路连接，用于提供电源电压；

信号输入电路，与所述驱动信号输入端连接，用于向所述集成电路输入驱动信号；

隔直上下拉电路，用于将所述集成电路输出的放大后的驱动信号交流耦合输出到压电声学器件，所述隔直上下拉电路包括正极电源端、负极电源端、第一输出端、第二输出端和输入端，所述输入端连接到所述集成电路的放大信号输出端，所述正极电源端连接到所述电源输入电路的电源电压，所述负极电源端连接到所述电荷泵模块的电压输出端，所述第一输出端和所述第二输出端连接到压电声学器件；以及

电容，连接在所述电荷泵模块的正极端和负极端之间，用于与所述电荷泵模块一同形成电荷泵，以向所述隔直上下拉电路提供反向电压。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述隔直上下拉电路还包括：

正极电路，包括连接在所述输入端和所述第一输出端之间的正极电容和连接在所述正极电源端和所述第一输出端之间的正极电阻；

负极电路，包括连接在接地端和所述第二输出端之间的负极电容和连接在所述负极电源端和所述第二输出端之间的负极电阻。

3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述正极电路包括第一保护电阻，所述第一保护电阻与所述正极电容串联连接在所述输入端和所述第一输出端之间，所述负极电路包括第二保护电阻，所述第二保护电阻与所述负极电容串联连接在所述接地端和所述第二输出端之间。

4.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述正极电阻与所述负极电阻阻值相等。

5.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述信号输入电路包括：

正极输入电路，连接至所述驱动信号输入端正极；和

负极输入电路，连接至所述驱动信号输入端负极。

6.根据权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：

第一可调电阻，连接在接地端和所述驱动信号输入端正极之间；和

第二可调电阻，与所述集成运算放大模块并联连接在所述驱动信号输入端负极和所述放大信号输出端之间；

所述第一可调电阻和所述第二可调电阻与所述信号输入电路和所述集成运算放大模块共同构成差分放大电路。

7.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述正极电容和负极电容使用陶瓷电容或电解电容。

8.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路集成在专用集成电路ASIC中或集成封装电路SIP中。

9.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述信号输入电路、隔直上下拉电路，以及所述集成运算放大模块数量均为2，分别用于左右声道的发声。

10.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述集成电路为max97220BETE+T型集成电路芯片。

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