[发明专利]用于火灾自动报警系统的PWM变频驱声装置及设计方法

权利要求书

1.一种用于火灾自动报警系统的PWM变频驱声设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定火灾自动报警系统的总线电压：火灾自动报警系统采用TC-BUS总线进行通讯和供电，通过实时检测TC-BUS总线电压获取火灾自动报警系统的不同电压U；

步骤二：根据总线电压计算PWM_占空比：要保持声报警效果一致，在不同电压情况下，需要保证电感充电能量一致，包括如下小步：

第一步：计算谐振频点：根据火灾自动报警系统的蜂鸣器和电感计算出的谐振频点，根据谐振点最大频率倒推设计的频率；

第二步：计算调频周期：根据倒推出的频率，结合人耳接听范围为200Hz～20000Hz的预设频率范围，调整选取调频周期范围；

第三步：计算占空比系数：由于声信号声压级应在不同电压U下保持不大于6dB的波动，所以要根据不同电压U调整各频率的PWM_占空比，即：

PWM_占空比＝高电平时间/PWM_周期

PWM_占空比在不同频率进行变化且高频时占空比大，低频时占空比小，需设计PWM_H与PWM_周期应成反比，故可使用PWM_H＝(X₁-PWM_周期)/X₂，其中X₁、X₂根据实际情况进行调节；

PWM_周期＝PWM_H+PWM_L

得：

PWM_占空比＝PWM_H/(PWM_H+PWM_L)＝X₁/X₂(PWM_H+PWM_L)-1/X₂

式中：PWM_H、PWM_L为PWM波形的高电平、低电平时间；X₁、X₂为调整占空比常数；

在后面对不同电压进行补偿处理，即：

PWM_占空比＝PWM_H/(PWM_H+PWM_L)＝X₁/X₂(PWM_H+PWM_L)-1/X₂+X₃

式中：X₃为不同电压进行补偿的系数；调节X₃保证16V～28V电压范围实现声压效果一致，16V以下为保证整个火灾自动报警系统正常运行需进行降功耗处理；

计算16V～28V时计算补偿参数X₃，以保证电压不同时，高频时声压级一致，则PWM_占空比的推导公式如下：

(1)根据电功率计算公式P＝UI、公式U₁·I₁＝U₂·I₂，并结合充电理论公式推导得出：

U₁·t₁＝U₂·t₂

式中：P为总线的功率，U为总线的电压，I为总线的电流，t为有效时间，L为电感；

U₁、U₂为分别为16V～28V不同的电压，I₁、I₂为不同的电流，t₁、t₂为不同的脉宽；

(2)对于声报警而言t＝T·D，声音频率f是一定的，即调频周期T相等，从而找到占空比的公式为：

式中：D₁、D₂为不同电压的占空比；

步骤三：控制PWM变频驱声：声报警的声音在低频时使用低占空比，高频时使用高占空比，拉低整个调频周期内的平均电流且在高频时实现高分贝。