蜂鸣器工作基本知识介绍及并联电阻基础知识

压电蜂鸣器的主要应用电路如下图所示, R 为阻抗匹配电阻

蜂鸣器工作原理介绍及并联电阻原理

目前市场上广泛使用的蜂鸣器有电磁式与压电式，我司使用的蜂鸣器以压电式为主。

压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器，压电蜂鸣片（以压电陶瓷为主，如下图所示），阻抗匹

配器及共鸣箱，外壳等组成。其主要原理是以压电陶瓷的压电效应， 来带动金属片的震动而发声。

压电陶瓷其实是一能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料 质在受到机械压力时，哪怕这种压力微小得像声波振动那样小， 都会产生压缩或伸长等形状变化, 引起介质表面带电，便会产生电位差，这是正压电效应。反之，施加激励电场或电压，介质将产

生机械变形，产生机械应力，称逆压电效应。如果压力是一种高频震动， 则产生的就是高频电流。

而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动） ，这就是我们平常所说的超声

波信号。也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。 压电式蜂鸣器就是

运用其将电能转换问机械能的逆压电效应。

压电蜂鸣片

所谓压电效应是指某些介

当脉冲信号为高电平时，通过三级管导通，则在蜂鸣器两端形成一个

陶瓷产生形变。当脉冲信号为低电平时，通过三极管关断。 此时压电陶瓷形变复原， 则在其两端

产生一个由机械能转换为电能的电压， 此时的电压需要通过阻抗匹配电阻进行释放， 从而可使蜂

鸣器产生一个稳定频率的声音信号。如下图所示，幅值与

VDC 相等，频率与芯片控制端口频率

VDC 的电压，使压电

R=1K时蜂鸣器两端信号

蜂鸣器两端，以及当R=1K 时，其等效电容的放电时间

为46us

若将其阻抗匹配电阻去除， 则压电陶瓷两端的电压无法释放, 定的电压，大小与 VDC 相等，具体如下图所示:

蜂鸣器两端，以及 间为6.8us 当R=100 Q 时，其 等效电容的放电时 蜂鸣器两端，以及 电完成 当R=10K 时，其等 效电容不能完全放 这样就会在其两端产生一个稳

而阻抗匹配器阻值的选取，推荐值为R=VDC*100 Q,我司蜂鸣器两端的电压为10V〜12V,因此选取阻值为R=10*100 Q=1000 Q=1K Q.

现就目前我司使用的一款PA-2220B03 为例进行说明: 其内部等效电路如下图所示:

1. SPECIFICATIONS (规格)

Weight （g）

重量

2.5g

标准测试条件：温度25 ±3 C,湿度60 ±10% R.H.

2. DIMENSIONS （尺寸）

Unit: mm 未注公差：±0.5

11 12 + 03

3.5 + 0.5

3. FREQUENCY AND VOLTAGE RESPONSE （频率曲线图）

型号:PA-22Z0B fc= 2000 Hz 091.38 dB

方波电压：9080・

U

To= 2446 Hz 037,67 dB

nc.ni

qih LON

叱

十

比

34

二

* *蜂鸣器声级与驱动电压的关系，接近线性关系:

5V10V 15V ZOV25V

4. TEST METHOD（测试方法）

SOUND PRESSURE LEVEL,CONSUMPTION（声压测试线路图）

BUZZER

A: Snund Pttstorc Level Meter 卢级计

B: Frequtuc） Counter 解p

C: RC twciJlaior 51 动电（J

D: Sound Prsstnre Lml For Focus 声圾计传声话筒

I: MaltiuEkr （Amfheie Meter）嘀号爰声崔

TEST CIRCUIT （测试电路）

5. RELIABILITY TEST （可靠性试验项目）

6. RELIABILITY TEST (可靠性试验项目)

以上面测试电路为例， 通过计算可知匹配电阻的取值范围， 假设三极管放大倍数为 200 ,控 制频率为2KHz ,控制电压为5V ，三极管基极限流电阻为 1K Q,蜂鸣器的等效电容为 25000PF VDC=9V

⑴则匹配电阻要满足的放电时间为:

t<1/2*1/2000 S=250uS

⑵ 要满足三极管工作在饱和区，则需满足 I c< 0 b

I b= (5-0.7 ) /1000=4.3mA

I c= (9-0.3 ) /R<200*4.3mA

t= RC*L n[ (V1-V0)/(V1-Vt)]=RC*

In9 则 R<5K Q ~2*RC=2*0.000000025*R<250uS

则R>10.2 Q

综合(1) (2)可知，R的取值为10.2 Q

Vr=9-0.3=8.7V 当三极管工作在饱和区时，三极管Vce=0.3V,则加在电阻两端的电压为

则其电阻的功耗为P=U*U/R=8.7*8.7/R

因为10.2 Q

所以8.7*8.7/10.2>P>8.7*8.7/5000

则7.4W>P>0.015W