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压电换能器蜂鸣器驱动电路的概述有哪些?

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2020.05.13 浏览次数:
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本文介绍了用于压电换能器蜂鸣器的几种常见驱动器电路设计技术的优缺点。压电换能器蜂鸣器是一种众所周知的产品和用户之间的听觉识别和警报选项,但与…

一个完整的产品线路离不开单片机,MOS管,电容电阻,二极管等等元器件进行组合而成!

本文将介绍用于压电换能器蜂鸣器的几种常见驱动器电路设计技术的优缺点。

压电换能器蜂鸣器是一种众所周知的产品和用户之间的听觉识别和警报选项,但与指示器指示器不同,换能器蜂鸣器需要外部驱动器电路来产生所需的声音或声音。尽管这为换能器提供了更大的灵活性,但它还导致驱动器电路周围进行了额外的设计工作,在该电路中,蜂鸣器产生的声音既依赖于选定的蜂鸣器,也依赖于用于驱动它的信号。
设计人员可以使用多种驱动器电路选项,并且本文介绍了几种常见设计技术的优缺点。
 
压电传感器的基础 
为了更好地了解蜂鸣器和压电换能器的工作原理,“ 蜂鸣器基础知识:技术,音调和驱动电路”提供了广泛的信息。但是在深入研究驱动器电路类型之前,这里是对该技术的简要概述。


压电器件由在施加电压时会发生物理变形的压电材料构成,基于由施加的电压引起的变形量,压电器件会产生或多或少的噪声。如前所述,换能器需要外部激励信号才能工作,而指示器蜂鸣器仅需要电源电压。这是由于指示器的内部振荡器可以简化设计的实现,但是与换能器相比,它可以减少产生音调和声音的范围。

 
选项1:基本驱动器电路

压电换能器的基本驱动器电路可由复位电阻和电子开关(例如FET或BJT)组成,如下图所示。

基本驱动器电路


工程师可以从该电路中受益,因为该电路仅使用了几个具有成本效益的部件,但由于复位电阻器的功耗以及施加在蜂鸣器上的电压实际上限制在电源电压(+ V)而受到阻碍。值得一提的是,如果蜂鸣器端子连接到+ V电源(图1)或接地,该基本驱动器电路和蜂鸣器的性能将相同。
 
选项2:添加缓冲区
为了减少上述基本驱动器电路产生的复位电阻器的功率损耗,工程师可以添加两个缓冲晶体管,以允许使用更高阻抗的复位电阻器,如下图所示。
添加缓冲区


虽然这减少了功率损耗,但确实存在将施加到蜂鸣器的电压降低大约两个二极管压降或大约1.2伏的缺点。与图1电路一样,蜂鸣器端子连接到+ V电源或接地也不会改变蜂鸣器和电路的性能。

如果上述两个增加的缓冲器引起的电压降低是一个问题,则可以调换BJT缓冲器的位置。工程师还可以选择用FET缓冲器代替BJT缓冲器,这两者均如下图所示。
电路图


选项3:半桥或全桥驱动器电路

尽管是一种选择,但是在设计分立元件时,由于驱动器电路的复杂性,对图3中的缓冲器配置进行的修改可能并不理想。具有推挽缓冲器的驱动器电路通常称为“半桥”驱动器。当异相驱动时,两个半桥驱动器称为“全桥”驱动器,可与连接在两个半桥驱动器输出之间的蜂鸣器一起使用。

半桥或全桥驱动器电路


全桥驱动器具有明显的优势,它可以向蜂鸣器分配两倍于半桥或基本驱动器电路的电压,从而在相同的电源电压下产生更高的声音输出。半桥和全桥驱动器通常用于驱动电动机,它们也可以从廉价的集成电路中获得收益。
 
选项4:谐振驱动器电路
工程师还可以选择利用分立电感器和换能器蜂鸣器的寄生电容来形成谐振驱动器电路。谐振电路的特征在于两个元件之间的能源存储和传递,在这种情况下,这是寄生电容器和电感器。这种谐振驱动器电路的一种这样的实现方式。

设计人员可以从谐振驱动器电路中受益,因为它们的结构简单,电效率高,并且压电蜂鸣器两端建立的电压的能力要远远大于电源电压。另一方面,谐振电路在一个特定频率下运行为佳,从而限制了它们在需要变化频率音调的应用中的使用。
所选择的频率还会影响电感器,与其他电路组件相比,电感器在物理上可能又大又重。另外,谐振驱动器电路依赖于压电换能器的寄生电容,该寄生电容在制造过程中并不总是得到很好的控制或表征。谐振电路的操作也难以建模,并且可能导致实验室中的其他设计工作。
 
选择正确的驱动器电路选项
本文详细介绍的每个驱动器电路选项都为工程师提供了许多优点和局限性。选择哪种比较适合您的压电换能器蜂鸣器取决于所需的声音输出和预期的应用。一旦确定了设计要求和关键规格,CUI设备将提供各种压电和电磁蜂鸣器。 

电路图

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