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Piezo-Ansteuerschaltung aus Niedervoltversorgung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000016948D
Original Publication Date: 1999-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-21

Publishing Venue

Siemens

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Authors:
Stefan Krammes [+details]

Abstract

Um piezoelektrische Signalgeber mit einer Spannungsquelle betreiben zu können, deren Spannungspegel geringer ist, als zum Erreichen des Nominalschalldrucks erforderlich wäre, sind Ansteuerschaltungen bekannt, die mit Hochsetzstellern und aktiven Entladeschaltungen die am piezoelektrischen Signalgeber erforderliche NF-Wechselspannung mit geeigneter Amplitude aus einer Niedervoltversorgung erzeugen. Dabei wird in jedem NF-Takt (in jeder Periode) nacheinander einmal die Lade- und einmal die Entladeschaltung aktiviert. Um einen gewissen Spannungspegel beim Auf- und Entladen einzuhalten, wird ein geschlossener Regelkreis eingesetzt, der mittels Spannungsteiler, Referenzspannungsquellen und Komparatoren die Spannung am piezoelektrischen Signalgeber überwacht und abwechselnd entsprechende Steuersignale an die Lade- und Endladeschaltung ausgibt. Solche Regelkreise werden üblicherweise in speziellen Ansteuerbausteinen integriert. Eine kostengünstige Alternative zu den bekannten integrierten Regelkreisen stellt die in der Figur dargestellte Schaltung aus vergleichsweise wenigen Bauelementen dar. Das Aufladen des piezoelektrischen Signalgebers erfolgt hier vorteilhaft mit einem einzigen Energiepaket, anstelle einer Aufladung über pulsweitenmodulierte hochfrequente Stromimpulse. Da die Höhe der Wechselspannungsamplitude am piezoelektrischen Signalgeber direkt proportional zur magnetisch gespeicherten Energie der Drosselspule ist, kann die Schallamplitude per Software näherungsweise über die Einschaltdauer des Schalttransistors gesteuert werden. Da der hier verwandte breite Ladeimpuls mit einer kleinen Stromstärke gegenüber mehreren schmalen Impulsen mit hoher Stromstärke ein deutlich reduziertes elektrisches Störspektrum ergibt, verbessert sich zusätzlich die EM-Verträglichkeit deutlich in Bezug auf die Störaussendung.