压电驱动电路设计：可靠性能的4项关键技术

关于压电驱动电路，我们常需测量温度、声压、机械应力等物理量。换能器是可测量此类量的任何器件。通常换能器将机械信号转换为电信号。换能器种类繁多，压电换能器是其中之一。任何使用此换能器的设备可将物理量转换为电信号。但百万 dollar 问题是：压电换能器如何工作？本压电驱动电路指南将解释该系统电路及常见设计技术。

1. 压电驱动电路工作原理

电工

首先需了解压电蜂鸣器组成。某些材料具有压电特性，可在压电蜂鸣器中找到。包括石英、聚偏二氟乙烯、钛酸铅酸锆(PZT)、罗谢尔盐等。典型驱动电路中，压电发声器涂覆导电材料。施加声压于导电表面时，压电元件离子激活，从导电材料一端移向另一端。由此产生电荷。输出电荷对原始声压校准至关重要。应力可为拉伸或压缩，应力类型和压电元件取向决定输出信号强度。此外音频输出取决于输入交流电压量。

2. 基础压电驱动电路

电子元件

此电路需极少元件：电子开关、复位电阻、压电蜂鸣器。开关可用双极结型晶体管(BJT)或场效应晶体管(FET)。元件少且便宜，可小预算实现。但有缺点：复位电阻限制功率耗散。系统输入驱动信号决定压电发声量。若选择基础电路必须接受这些限制。注意：压电蜂鸣器不一定非要连接正极。接地时功能同等有效。

3. 给基础压电换能器驱动电路添加缓冲器

扬声器

可通过添加缓冲器解决上述电路复位电阻问题。此电路应添加两个缓冲晶体管解决换能器阻抗问题。但这会影响系统功率传输：驱动电压降低约1.2伏，但连接完全防止换能器阻抗。值得注意的是压电发声器可连接正极或地端子，任意连接方式均不影响声音元件性能。可通过改变理论电路连接提高驱动电压：修改BJT缓冲器在电路中位置，或用FET缓冲器替代BJT缓冲器，电路功能同等有效。

4. 半桥与全桥驱动电路

电子元件

驱动电路类型繁多，但无比这种连接更有效。它是前一电路改进，允许广泛离散元件。前模拟驱动电路难以交付，尤其使用离散元件时。可用半桥驱动器或全桥驱动器，取决于连接方式。使用推挽缓冲器得到半桥缓冲器。驱动电路反相时创建全桥驱动器。全桥驱动器可将压电发声器连接到电路输出引脚使用。全桥驱动器优势：获得其他电路两倍可实现输出功率，输出声音音量高于基础电路或半桥电路。可在相同输入交流电压下连接三电路测试。因最优输出电压范围，此类驱动电路常见于电动机。两种桥式电路均廉价易得，是易获取使用的集成电路。

5. 谐振驱动电路

电路板

可创建谐振驱动电路驱动外部驱动压电蜂鸣器替代上述电路。需离散电感，系统通过基础驱动电路寄生电容概念工作。谐振电路基于电感和电容间能量存储和传递简单原理运行。拥有这些电路元件可在电路板组装连接。谐振电路优势：一、易组装；二、电气效率高；三、保证输出范围高于供电电压。谐振电路仅在恒定频率工作，故不能驱动需宽频率范围压电执行器。恒定频率也影响电感有效性。值得注意的是可选比普通电路元件更大更重电感，不影响系统音频频率。换能器寄生电容也影响系统有效性。许多制造商不重视此方面，运行时需忍受。最后建模此系统操作机制也较难，设计阶段需花更多实验室时间。尽管有这些限制，仍受益于其保证的高效率。

电感器

结论

我们详细列述了不同压电驱动电路选项。根据预期用途可选择适合您的方案。所有压电驱动电路也易组装。因此您可无太多麻烦创建所需声音输出。若需进一步咨询，联系我们即时响应。我们是您电子事务全天候助手。欲获更多电子见解，请查看网站其他内容。