CN219658377U - 一种低损耗蜂鸣器驱动电路及其电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低损耗蜂鸣器驱动电路及其电子设备。该驱动电路包括PWM产生模块、MOS管驱动模块以及蜂鸣器主模块；PWM产生模块输出端连接MOS管驱动模块的输入端，MOS管驱动模块输出端连接蜂鸣器主模块的输入端。其中，PWM产生模块用于产生PWM信号；MOS管驱动模块用来提升PWM信号的驱动能力；蜂鸣器主模块通过改变MOS管通断，控制蜂鸣器发声；蜂鸣器主模块和MOS管驱动模块共用同一个电源，降低电源损耗，节省成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及蜂鸣器驱动领域，具体涉及低损耗蜂鸣器驱动电路以及电子设备。
背景技术
目前，蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印件、报警器、电子玩具、汽车电子设备、定时器等电子产品中作发声器件。
然而，现有技术蜂鸣器驱动电路多采用三极管作为主开关控制单元，如专利CN210429289U、CN211555457U，这种电路缺点在于三极管导通损耗大。此外，现有技术还采用PWM信号直接驱动主开关的策略，如专利CN114141221A。这种策略的缺点在于：PWM信号由微控制器产生，不足以直接驱动开关管使其饱和，驱动电压不足，会导致开关管导通内阻大，开关管导通损耗大，也容易烧毁开关管。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种低损耗蜂鸣器驱动电路。能够可靠控制开关元器件的导通和截止，降低开关损耗；通过驱动电路增强PWM信号的驱动能力，降低开关损耗；利用容性储能元件的储能功能，减少能量损耗；此外，蜂鸣器控制器和主电路共用一个电源，进一步降低损耗和成本。
本实用新型的技术方案是：一种低损耗蜂鸣器驱动电路，包括PWM产生模块100、MOS管驱动模块200以及蜂鸣器主模块300；其中，PWM产生模块输出端连接MOS管驱动模块输入端，MOS管驱动模块的输出端连接蜂鸣器主模块输入端。
PWM产生模块包括微控制器（MCU），MCU可输出不同频率的PWM信号。
MCU产生的PWM信号高电平一般为3.3V，电压较低，MOS管是电压驱动型器件，要想使其充分导通，要求其栅极驱动电压的幅度要足够大，而一些低压IC电压（譬如3.3V供电的单片机电路）输出幅度较小，直接用来驱动MOS管，根本无法使管子完全导通，MOS管内阻大，功耗大。为了解决这个问题，设计了如下MOS管驱动模块。
MOS管驱动模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和三极管Q1；其中第一电阻的一端连接PWM产生模块，第一电阻的另一端与第二电阻的一端以及三极管的基极连接；第二电阻的另一端、三极管的发射极以及第三电阻的一端共同连接GND；三极管的集电极、第三电阻的另一端以及第四电阻的一端共同连接作为MOS管驱动模块的输出端；第四电阻的另一端连接24V电源。
蜂鸣器主模块包括第五电阻R5、二极管D1、第一电容器C1、第二电容器C2、MOS管Q2和蜂鸣器LS1；第一电容器一端连接24V电源，另一端连接GND；第五电阻的一端连接24V电源，第五电阻的另一端连接二极管的阳极；二极管的阴极、第二电容器一端与蜂鸣器一端连接；第二电容器的另一端、蜂鸣器的另一端与MOS管的漏极相连；MOS管的栅极连接MOS管驱动模块的输出端；MOS管的源极连接GND。
蜂鸣器主模块，利用MOS管的高速开关特性，输出不同频率的开关信号，根据蜂鸣器的特性，控制蜂鸣器发声频率和发声时间。
第二电容器和二极管串联，防止电容放电电压流入24V直流电源，造成损坏。
将蜂鸣器与电容并联，一方面，可以对蜂鸣器两端电压滤波，降低噪音，另一方面，又可以利用电容器的储能功能，降低能量损耗；
24V外部电源通过限流电阻、二极管、蜂鸣器和MOS管相串联，并且通过电阻分压的形式连接MOS管的栅极，这样可以使得单个外部电源既可为MOS管驱动模块提供电压，也可以为蜂鸣器提供电压。
可选地，第一电阻阻值为2.4kΩ；第二电阻阻值为2.4kΩ；第三电阻阻值为10kΩ；第四电阻阻值为14kΩ。
可选地，第一电容器、第二电容器均采用型号为104的瓷片电容器。可选地，所述MOS管为NMOS管。
可选地，所述三极管采用9014型号三极管。
本实用新型还提供了一种电子设备，包含如上任一项所述的蜂鸣器驱动电路。
本实用新型的有益效果是：
（1）该电路采用MOS管作为蜂鸣器主开关器件，相比于三极管，导通损耗小；
（2）PWM信号经过驱动模块控制MOS管，进一步降低MOS管损耗；
（3）驱动模块和蜂鸣器主模块共用一个电源，节省成本；
（4）蜂鸣器两端并联电容器，滤波稳压同时也可以储能，进一步减小损耗；
（5）通过串联反接二极管，防止电容放电电压损坏直流电源。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本实用新型提供的一种低损耗蜂鸣器驱动电路图；
附图标记说明：
100——PWM产生模块；
200——MOS管驱动模块；
300——蜂鸣器主模块。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，低损耗蜂鸣器驱动电路包括PWM产生模块、MOS管驱动模块和蜂鸣器主模块三部分，其中，PWM产生模块输出端连接MOS管驱动模块输入端，MOS管驱动模块的输出端连接蜂鸣器主模块输入端。
所述PWM产生模块包括MCU，MCU可输出不同频率的PWM信号；
MOS管驱动模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和三极管Q1；三极管采用9014型号三极管；三极管的集电极与第三电阻和第四电阻一端连接；第一电阻为限流电阻；第二电阻R2为下拉电阻，如果MCU输出PWM信号的I/O口被悬空，则由于第二电阻的存在能够使三极管保持在可靠的关断状态。第三电阻和第四电阻构成分压电路；当MCU发出高电平时，三极管Q1处于饱和状态，三极管的集电极被钳位为0V，即MOS管的栅极电压0V,MOS管Q2截止；当MCU发出低电平时，三极管Q1处于截止状态，三极管集电极电压即第三电阻和第四电阻分压直接加到MOS管Q2的栅极，MOS管Q2获得足够的栅极电压而导通。
蜂鸣器主模块包括第五电阻R5、二极管D1、第一电容器C1、第二电容器C2、MOS管Q2和蜂鸣器LS1；第一电容器一端连接24V电源，另一端连接GND；第五电阻的一端连接24V电源，第五电阻的另一端连接二极管的阳极；二极管的阴极、第二电容器一端与蜂鸣器一端连接；第二电容器的另一端、蜂鸣器的另一端与MOS管的漏极相连；MOS管的源极连接GND。第一电容器和第二电容采用104型号的瓷片电容器。
其中第五电阻为限流电阻，利用二极管的单向导电性可以防止电容放电时产生的电压对直流电源造成损坏。第二电容器C2作用有二；第一，能吸收蜂鸣器两端的尖刺电压，起到滤波作用，降低噪声；第二，利用电容器储能功能，减少能量的损失，还可驱动蜂鸣器发出连续的声音。
如图1所示，主电路从直流电源24V出发，直流电源24V连接一个1KΩ的限流电阻R5，限流电阻R5与二极管D1和蜂鸣器LS1一端相连，蜂鸣器LS1另一端与MOS管的漏极相连，MOS管的源极接地，蜂鸣器与第二电容器并联。
控制电路从MCU出发，MCU的I/O管脚通过限流电阻R1与三极管Q1的基极相连；三极管的集电极连接到分压电阻R3和R4中间，并与MOS管的栅极相连；下拉电阻R2连接在三极管的基极和地GND之间，若无下拉电阻R2，当MCU的I/O管脚悬空时，则容易受到干扰导致三极管状态发生意外翻转或者不期望的放大状态。
工作原理：当MCU的I/O管脚输出高电平时，三极管Q1处于饱和状态，集电极电压被钳位为0V，即MOS管栅极电压为0V，MOS管截止；当MCU的I/O管脚输出低电平时，三极管Q1处于截止状态，集电极电压通过第三电阻和第四电阻分压得到，三极管集电极电压为10V，也为MOS管驱动电压。驱动能力强，MOS管内部电阻小，损耗小。
蜂鸣器主模块供电电源和MOS管驱动模块供电电源为同一电源，节约成本，减小体积。
在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种低损耗蜂鸣器驱动电路，包括PWM产生模块（100）、MOS管驱动模块（200）以及蜂鸣器主模块（300）；PWM产生模块输出端连接MOS管驱动模块输入端，MOS管驱动模块的输出端连接蜂鸣器主模块输入端；其特征在于，所述PWM产生模块产生PWM信号；所述MOS管驱动模块包括第一电阻（R1）、第二电阻(R2)、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）和三极管（Q1）；其中第一电阻的一端连接PWM产生模块，第一电阻的另一端与第二电阻的一端以及三极管的基极连接；第二电阻的另一端、三极管的发射极以及第三电阻的一端共同连接GND；三极管的集电极、第三电阻的另一端以及第四电阻的一端共同连接作为MOS管驱动模块的输出端；第四电阻的另一端连接24V电源；所述蜂鸣器主模块包括第五电阻（R5）、二极管（D1）、第一电容器（C1）、第二电容器（C2）、MOS管（Q2）和蜂鸣器（LS1）；第一电容器一端连接24V电源，另一端连接GND；第五电阻的一端连接24V电源，第五电阻的另一端连接二极管的阳极；二极管的阴极、第二电容器一端与蜂鸣器一端连接；第二电容器的另一端、蜂鸣器的另一端与MOS管的漏极相连；MOS管的栅极连接MOS管驱动模块的输出端；MOS管的源极连接GND。
2.如权利要求1所述的低损耗蜂鸣器驱动电路，其特征在于，所述PWM产生模块包括微控制器。
3.如权利要求1所述的低损耗蜂鸣器驱动电路，其特征在于，所述MOS管为NMOS管。
4.如权利要求1所述的低损耗蜂鸣器驱动电路，其特征在于，所述三极管采用9014型号三极管。
5.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的低损耗蜂鸣器驱动电路。
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| CN202320837561.1U CN219658377U (zh) | 2023-04-15 | 2023-04-15 | 一种低损耗蜂鸣器驱动电路及其电子设备 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN118226217A (zh) * | 2024-03-26 | 2024-06-21 | 海信家电集团股份有限公司 | 功率元件测试装置、方法及测试系统 |
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2023
- 2023-04-15 CN CN202320837561.1U patent/CN219658377U/zh active Active
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