一种压电陶瓷片的驱动电路的制作方法

1.本技术涉及驱动电路技术领域，尤其是涉及一种压电陶瓷片的驱动电路。


背景技术：

2.压电陶瓷片是一种可以将机械能和电能互相转换的器件。当电压作用于压电陶瓷片时，压电陶瓷片会随着电压和频率的变化产生机械形变。并且压电陶瓷片可以根据信号的大小频率发生震动，从而产生相应的声音。因此，压电陶瓷片被广泛应用于话筒、打火机或者传感器等。
3.在应用压片陶瓷片时，需要驱动电路对其进行驱动。常用的驱动电路所需的电子元件比较多，相应地，企业在制造驱动电路时存在生产成本很高的缺陷。因此，上述问题亟待解决。


技术实现要素：

4.为了解决驱动电路的生产成本高的问题。本技术提供了一种压电陶瓷片的驱动电路。
5.第一方面，本技术提供一种压电陶瓷片的驱动电路，采用如下的技术方案：包括升压子电路和振荡子电路；所述升压子电路包括第一充放电元件、第一电能磁能互换元件和用于接收外界的mcu的pwm信号以触发工作的开关元件；所述振荡子电路包括第二充放电元件和用于并联外界的压电陶瓷片的第二电能磁能互换元件；外界的电源的正极端连接所述第一电能磁能互换元件的一端，所述第一电能磁能互换元件的另一端连接所述开关元件的一端，所述开关元件的另一端接地；所述第一充放电元件并联所述开关元件，所述第二充放电元件的一端与所述第一充放电元件的一端连接，所述第二充放电元件的另一端与所述第二电能磁能互换元件的一端连接，所述第二电能磁能互换元件的另一端与所述第一充放电元件的另一端连接。
6.通过采用上述方案，振荡子电路接入压电陶瓷片。升压子电路接入外界的电源以提供输入电压，开关元件通过接收外界的mcu的pwm信号以触发工作。其中，在外界的mcu触发开关元件闭合时，外界的电源给第一电能磁能互换元件充电；在外界的mcu触发开关元件断开时，外界的电源结合第一电能磁能互换元件的放电作用，给第一充放电元件进行充电，从而升高第一充放电元件两端的电压，起到升压作用。接着，升压后的信号通过第二充放电元件、第二电能磁能互换元件结合压电陶瓷片组成的振荡电路，进一步提高振荡信号的峰峰值，优化了驱动压电陶瓷片的效果，本技术提供的驱动电路通过一个开关元件、两个充放电元件和两个电能磁能互换元件，即可实现对压电陶瓷片的振荡驱动，降低了生产成本。
7.可选的，所述开关元件采用nmos管，所述nmos管的栅极与外界的mcu的pwm输出脚连接，所述nmos管的漏极分别与所述第一电能磁能互换元件的一端、所述第一充放电元件的一端连接，所述nmos管的源极与所述第一充放电元件的另一端连接，所述nmos管的源极接地。
8.通过采用上述方案，nmos管作为开关元件，外界的mcu的pwm输出脚给nmos管输出pwm信号，从而让nmos管实现导通状态和断开状态的切换。当nmos管导通时，相当于导线。当nmos管断开时，相当于断路。
9.可选的，所述驱动电路还包括采样电阻和反馈子电路，所述nmos管的源极连接采样电阻后接地，所述nmos管的源极与所述采样电阻之间通过反馈子电路与外界的mcu的采样脚连接。
10.通过采用上述方案，反馈子电路获取采样电阻的电压，并输出对应的电流信号输入到外界的mcu。方便mcu依据采集得到的电流信号，实现自动追频的功能。
11.可选的，所述反馈子电路采用多级滤波子电路，所述nmos管的源极与所述采样电阻之间通过所述多级滤波子电路与外界的mcu的采样脚连接。
12.通过采用上述方案，多级滤波子电路通过多次滤除高频谐振的作用，实现加强滤波的功能。
13.可选的，所述多级滤波子电路包括串联的至少两个滤波器，每个所述滤波器均采用低通滤波器。
14.通过采用上述方案，两个低通滤波器可以实现容许低于截止频率的信号通过，阻止高于截止频率的信号通过的功能。
15.可选的，所述升压子电路还包括保护电阻，所述nmos管的栅极连接所述保护电阻后接地。
16.通过采用上述方案，栅极通过保护电阻接地，起到防止nmos管的栅极被击穿作用。
17.可选的，所述第一充放电元件和所述第二充放电元件均采用电容。
18.通过采用上述方案，本技术具体采用电容实现充放电的功能。
19.可选的，所述第一电能磁能互换元件和所述第二电能磁能互换元件均采用电感。
20.通过采用上述方案，本技术具体利用电感的电磁感应，起到能量储存或者放电的作用。
21.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：
22.1、本技术通过振荡子电路接入压电陶瓷片。以及通过升压子电路接入外界的电源，开关元件通过接收外界的mcu的pwm信号以触发工作。其中，在外界的mcu触发开关元件闭合时，外界的电源给第一电能磁能互换元件充电；在外界的mcu触发开关元件断开时，外界的电源结合第一电能磁能互换元件的放电作用，给第一充放电元件进行充电，从而升高第一充放电元件两端的电压，起到升压作用。升压后的信号通过第二充放电元件、第二电能磁能互换元件结合压电陶瓷片组成振荡电路，进一步提高振荡信号的峰峰值，优化了驱动压电陶瓷片的效果。
23.2、本技术提供的驱动电路通过一个开关元件、两个充放电元件和两个电能磁能互换元件，即可实现对压电陶瓷片的振荡驱动，减少了电路中的电子元件的数量，降低了生产成本。
附图说明
24.图1为本技术实施例1的一种压电陶瓷片的驱动电路的电路框图。
25.图2为本技术实施例1的一种压电陶瓷片的驱动电路的电路示意图。
26.图3为本技术实施例1的一种压电陶瓷片的驱动电路包括反馈子电路的电路简图。
27.图4为本技术实施例1的一种压电陶瓷片的驱动电路包括反馈子电路的电路示意图。
28.图5为本技术实施例1的一种压电陶瓷片的驱动电路包括保护电阻和反馈子电路的电路示意图。
29.图6为本技术实施例2的一种压电陶瓷片的驱动电路包括二极管的电路示意图。
30.图7为本技术的mcu的示意图。
31.附图标记：1、升压子电路；2、振荡子电路；3、第一充放电元件；4、第一电能磁能互换元件；5、开关元件；6、第二充放电元件；7、第二电能磁能互换元件；8、mcu；9、压电陶瓷片；10、反馈子电路。
具体实施方式
32.以下实施例结合图1-图7对本技术作进一步详细说明。
33.实施例1：
34.参照图1，一种压电陶瓷片的驱动电路，包括升压子电路1和振荡子电路2；升压子电路1包括第一充放电元件3、第一电能磁能互换元件4和用于接收外界的mcu8的pwm信号以触发工作的开关元件5；振荡子电路2包括第二充放电元件6和用于并联外界的压电陶瓷片的第二电能磁能互换元件7；外界的电源的正极端连接第一电能磁能互换元件4的一端，第一电能磁能互换元件4的另一端连接开关元件5的一端，开关元件5的另一端接地；第一充放电元件3并联开关元件5，第二充放电元件6的一端与第一充放电元件3的一端连接，第二充放电元件6的另一端与第二电能磁能互换元件7的一端连接，第二电能磁能互换元件7的另一端与第一充放电元件3的另一端连接。
35.实施原理为：外界的电源可以为锂电池，锂电池的正极与第一电能磁能互换元件4的一端连接，锂电池的负极接地，压电陶瓷片9的两端分别与第二电能磁能互换元件7的两端连接。
36.在开关元件5闭合时，开关元件5相当于导线，锂电池提供输入电压通过第一电能磁能互换元件4，第一电能磁能互换元件4将电能转换为磁能进行能量储存。
37.在开关元件5断开时，开关元件5相当于断路。由于第一电能磁能互换元件4的电磁感应现象，电流缓慢由充电完毕时的值变为类似导线一样的零值，第一电能磁能互换元件4的磁能转换为电能。锂电池和第一电能磁能互换元件4共同放电，从而一起给第一充放电元件3进行充电，升高了第一充放电元件3两端的电压，起到升压作用。接着，升压后的信号通过第二充放电元件6、第二电能磁能互换元件7结合压电陶瓷片9组成的振荡电路，进一步提高振荡信号的峰峰值，进而输出电压经过升压子电路1和振荡子电路2处理形成升压振荡信号以驱动压电陶瓷片9。
38.相比于现有的驱动电路，本技术只需一个开关元件5、两个充放电元件和两个电能磁能互换元件，即可实现对压电陶瓷片9的振荡驱动，简化电路结构，成本低廉，具有制造的优势和实用价值。
39.作为其中一种实施方式，外界的电源可以为输出电压为5v的电源。参照图2，开关元件5采用nmos管，nmos管的栅极与外界的mcu8的pwm输出脚连接，nmos管的漏极分别与第
一电能磁能互换元件4的一端、第一充放电元件3的一端连接，nmos管的源极与第一充放电元件3的另一端连接，nmos管的源极接地。而且，第一充放电元件3和第二充放电元件6均采用电容，其中第一充放电元件3为电路示意图中的电容c1，第二充放电元件6为电路示意图中的电容c2。而且，第一电能磁能互换元件4和第二电能磁能互换元件7均采用电感，其中第一电能磁能互换元件4为电路示意图中电感l1，第二电能磁能互换元件7为电路示意图中电感l2。mcu8的英文全称是microcontroller unit，意思为微控制单元。nmos全称是n metal oxide semiconductor，意思为n型金属氧化物半导体。nmos管为电路示意图中的q1。具体地，在mcu8驱动nmos管导通时，nmos管相当于导线，锂电池提供的输入电压vi向电感l1充电；输出电压vo恒定；在mcu8驱动nmos管断开时，锂电池提供的输入电压vi结合电感l1一同向电容c1充电，让升压子电路1的输出电压vo大于输入电压vi。其原理为：
40.根据伏秒原则可知：vi×i×
t
on
＝(v
o-vi)
×i×
t
off
，以及已知t
on
+t
off
＝t；经过代入计算得出：其中t
on
为nmos管导通的时间，t
off
为nmos管断开的时间，t为周期，d为占空比，i为电感l1的电流，输出电压vo与输入电压vi的比值为升压比，设定为α，即从公式可以获知，在mcu8驱动nmos管断开时，输出电压vo就已经大于输入电压vi，产生了升压效果。一般地，可以将5v的输入电压升压到20v以上，从而达到目标电压。
41.参照图7，外界的mcu8可以采用高性能的基于arm cortex-m0为内核的32位微控制器。例如采用型号为mm32f0010的微控制器，其中pwm输出脚具体为mm32f0010的第十三脚。
42.这样实施，mm32f0010作为nmos管的控制器，通过第十三脚输出pwm信号给到nmos管进行导通状态和断开状态的切换，结合升压子电路1的其他元件和振荡子电路2驱动压电陶瓷片9。
43.另外，电容c2和电感l2串联，电容c2的一端与电容c1的一端连接，电感l2的一端与电容c1的另一端连接。电容c2和电感l2结合压电陶瓷片组成振荡电路，实现进一步提高振荡信号的峰峰值的效果，可以达到30v以上，压电陶瓷片9的两端分别与电感l2的两端连接，从而驱动压电陶瓷片9，可靠性强。
44.回看图3，本实施例中，驱动电路还包括采样电阻和反馈子电路10，nmos管的源极连接采样电阻后接地，nmos管的源极与采样电阻之间通过反馈子电路10与外界的mcu8的采样脚连接。
45.采样电阻为电路示意图中的电阻r1，反馈子电路10采样电阻r1的电压，并输出对应的电流信号输入到mcu8，mcu8可以采用型号为mm32f0010的微控制器，采样脚具体为mm32f0010的第十九脚。这样微控制器可以依据采样得到的电流信号，实现自动追频的功能，从而给压电陶瓷片9选取得到最佳的工作频率。并且采样电阻也有助于防止第一电能磁能互换元件4导电后直接接地，起到保护作用。
46.作为其中一种实施方式，反馈子电路10采用多级滤波子电路，nmos管的源极与采样电阻之间通过多级滤波子电路与外界的mcu8的采样脚连接。
47.多级滤波器可以起到多次滤除高频谐振及其附近的噪声波。实现加强滤波的功
能。
48.进一步的，回看图4，多级滤波子电路包括串联的至少两个滤波器，每个滤波器均采用低通滤波器。低通滤波器可以实现容许低于截止频率的信号通过，阻止高于截止频率的信号通过的功能。
49.例如具有两个滤波器，其中一个滤波器包括电路示意图所示的电阻r2和电容c3，另一个滤波器包括电路示意图所示的电阻r3和电容c4，nmos管的源极与采样电阻之间连接电阻r2的一端，电阻r2的另一端通过电容c3接地，电阻r2的另一端与电阻r3的一端连接，电阻r3的另一端通过电容c4接地，电容r3的另一端与外界的mcu8的采样脚连接。
50.本实施例中，升压子电路1还包括保护电阻，nmos管的栅极连接保护电阻后接地。
51.保护电阻为图5中的电阻r4，这样设置起到泄放esd(electro-static discharge,指的是静电释放)电荷的作用，有助于防止nmos管的栅极被击穿，起到保护nmos管的作用。
52.实施例2：
53.与实施例1不同的是，本实施例公开的升压子电路1还包括二极管，nmos管的漏极与二极管的正极端连接，二极管的负极分别与第一充放电元件3的一端、第二充放电元件6的一端连接。二极管为图6中的二极管d1，利用二极管d1的单向导电性。有助于防止电容c1对地放电的作用，具有保护电路的效果。
54.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。