帶緩沖器的驅(qū)動(dòng)電路

工程師可以通過增加兩個(gè)緩沖晶體管，來減少前面驅(qū)動(dòng)電路中復(fù)位電阻的功率損耗（圖 2）。這兩個(gè)緩沖晶體管允許使用更高阻抗的復(fù)位電阻，代價(jià)是在蜂鳴器上施加的電壓降低約兩個(gè)二極管壓降，即約 1.2 V。同樣，與圖 1 的電路類似，無論這一個(gè)蜂鳴器端子是連接到 +V 電源還是接地，該蜂鳴器和附加緩沖器的電路都會(huì)以相同的方式工作。

 

圖 2：帶兩個(gè)附加緩沖器的驅(qū)動(dòng)電路。（圖片來源：CUI Devices）

 

要解決電壓降低的問題，工程師只需反轉(zhuǎn)上面使用的 BJT 緩沖器的位置。此外，該電路也可以用 FET 代替 BJT 用作緩沖器組件來構(gòu)建。圖 3 展示了這兩種緩沖器的配置。
 

 

反轉(zhuǎn)的 BJT 緩沖器位置（左）或替代 BJT 的 FET 緩沖器（右）示意圖

圖 3：反轉(zhuǎn)的 BJT 緩沖器位置（左）或替代 BJT 的 FET 緩沖器（右）。（圖片來源：CUI Devices）

 

半橋和全橋驅(qū)動(dòng)器

雖然可以選擇更改上述緩沖器配置（圖 3），但這會(huì)使緩沖器的驅(qū)動(dòng)電路更加復(fù)雜，而使用分立元器件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可能并不需要如此。這種采用推挽式緩沖器的驅(qū)動(dòng)器形式通常稱為“半橋”驅(qū)動(dòng)器。蜂鳴器可以連接在兩個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)器的輸出之間，當(dāng)這兩個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)器以異相驅(qū)動(dòng)時(shí)，它們就稱為“全橋”驅(qū)動(dòng)器。半橋驅(qū)動(dòng)器和全橋驅(qū)動(dòng)器通常都可用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并且可以作為廉價(jià)的集成電路使用。相比基本驅(qū)動(dòng)器或半橋驅(qū)動(dòng)器，全橋驅(qū)動(dòng)器還具有為蜂鳴器提供兩倍電壓的優(yōu)勢(shì)，因而在使用與其他解決方案相同的供電電壓時(shí)，可產(chǎn)生更大的聲音輸出。

 

圖 4：全橋驅(qū)動(dòng)電路（圖片來源：CUI Devices）

 

諧振驅(qū)動(dòng)電路

由于變送器蜂鳴器中存在寄生電容，工程師有了一個(gè)額外的選擇，即利用分立電感器形成諧振電路，來驅(qū)動(dòng)壓電變送器。諧振電路在兩個(gè)元件之間交替存儲(chǔ)和傳遞能量；在此應(yīng)用中，這兩個(gè)元件是寄生電容器和電感器。圖 5 展示了一種這樣的壓電變送器蜂鳴器諧振驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)方式。

 

諧振驅(qū)動(dòng)電路具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和高能效潛力。此外，壓電蜂鳴器兩端產(chǎn)生的電壓也可能比供電電壓大得多。但是，諧振驅(qū)動(dòng)電路可能會(huì)因依賴于壓電變送器的寄生電容而受到阻礙，因?yàn)榧纳娙菰谥圃爝^程中并不總是可以很好地表征或控制。而且，諧振壓電變送器驅(qū)動(dòng)電路只在一個(gè)特定頻率下表現(xiàn)良好，因而不太適合需要多種頻率音調(diào)的應(yīng)用。此外，所選的工作頻率會(huì)影響電感器，與其他電路組件相比，電感器既體積龐大又笨重。對(duì)諧振電路的操作進(jìn)行建模也可能會(huì)很困難，這意味著電路最終可能需要在實(shí)驗(yàn)室完成，而不是在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)上。

 

圖 5：諧振驅(qū)動(dòng)電路示例（圖片來源：CUI Devices）

 

總結(jié)

在為壓電變送器蜂鳴器設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，工程師有很多選擇。從使用簡(jiǎn)單的分立元器件到更復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，每種驅(qū)動(dòng)器都有自己的一套折衷方案，以達(dá)到應(yīng)用所需的聲音輸出。在確定關(guān)鍵性能參數(shù)后，即可從 CUI Device 提供的一系列現(xiàn)成壓電和電磁蜂鳴器中輕松進(jìn)行選擇，以滿足設(shè)計(jì)要求。