蜂鳴器是電路設(shè)計(jì)中常用的器件，廣泛用于工業(yè)控制報(bào)警、機(jī)房監(jiān)控、門禁控制、計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品作預(yù)警發(fā)聲器件，驅(qū)動(dòng)電路也非常簡(jiǎn)單，然而很多人在設(shè)計(jì)時(shí)往往隨意設(shè)計(jì)，導(dǎo)致實(shí)際電路中蜂鳴器不發(fā)聲、輕微發(fā)聲和亂發(fā)聲的情況發(fā)生。
蜂鳴器主要分為壓電式(piezoelectrictype)與電磁式(electromagnetictype)。壓電式蜂鳴器的發(fā)聲源通常是指壓電陶瓷片(piezoelectricceramics)，在其兩個(gè)電極上施加交流信號(hào)，其本身就會(huì)因徑向振動(dòng)而發(fā)聲。電磁式蜂鳴器可以理解為一個(gè)揚(yáng)聲器，也包含電磁線圈、磁鐵與振動(dòng)膜片等部件(當(dāng)然，頻率響應(yīng)特性要比揚(yáng)聲器差得多，因?yàn)榉澍Q器通常只在簡(jiǎn)單發(fā)聲場(chǎng)合使用，所以僅在某個(gè)比較窄的頻率范圍內(nèi)的電聲功率轉(zhuǎn)換效率較高)。
常見(jiàn)的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路
NPN三極管控制有源蜂鳴器設(shè)計(jì)
上圖為通用有源蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電路。電阻R1為限流電阻，防止流過(guò)基極電流過(guò)大損壞三極管。
電阻R2有著重要的作用，第一個(gè)作用：R2相當(dāng)于基極的下拉電阻。如果A端被懸空則由于R2的存在能夠使三極管保持在可靠的關(guān)斷狀態(tài)，如果刪除R2則當(dāng)BUZZER輸入端懸空時(shí)則易受到干擾而可能導(dǎo)致三極管狀態(tài)發(fā)生意外翻轉(zhuǎn)或進(jìn)入不期望的放大狀態(tài)，造成蜂鳴器意外發(fā)聲。
第二個(gè)作用：R2可提升高電平的門檻電壓。如果刪除R2，則三極管的高電平門檻電壓就只有0.7V，即A端輸入電壓只要超過(guò)0.7V就有可能導(dǎo)通，添加R2的情況就不同了，當(dāng)從A端輸入電壓達(dá)到約2.2V時(shí)三極管才會(huì)飽和導(dǎo)通，具體計(jì)算過(guò)程如下：
假定β=120為晶體管參數(shù)的最小值，蜂鳴器導(dǎo)通電流是15mA。那么集電極電流IC=15mA。則三極管剛剛達(dá)到飽和導(dǎo)通時(shí)的基極電流是IB=15mA\u002F120=0.125mA。
流經(jīng)R2的電流是0.7V\u002F3.3kΩ=0.212mA，流經(jīng)R1的電流IR1=0.212mA+0.125mA=0.337mA。最后算出BUZZER端的門檻電壓是0.7V+0.337mA×4.7kΩ=2.2839V≈2.3V。
圖中的C2為電源濾波電容，濾除電源高頻雜波。C1可以在有強(qiáng)干擾環(huán)境下，有效的濾除干擾信號(hào)，避免蜂鳴器變音和意外發(fā)聲，在RFID射頻通訊、Mifare卡的應(yīng)用時(shí)，這里初步選用0.1uF的電容，具體可以根據(jù)實(shí)際情況選擇。
改進(jìn)方案
消除蜂鳴器EMI輻射，NPN有源蜂鳴器控制電路改善后電路圖如下所示。
兼容性設(shè)計(jì)
作為標(biāo)準(zhǔn)電路，需要考慮電路的兼容性問(wèn)題，比如同樣耐壓不同功率的有源蜂鳴器，有源蜂鳴器和無(wú)源蜂鳴器的兼容性問(wèn)題。
兼容同樣耐壓不同功率的有源蜂鳴器電路設(shè)計(jì)
為了電路的兼容性和可擴(kuò)展性，電路需要考慮兼容不同廠家和不同功率的蜂鳴器。同一個(gè)耐壓的蜂鳴器主要是蜂鳴器的內(nèi)阻和工作電流不一樣，一般3V~5V耐壓的蜂鳴器，不同功率的蜂鳴器導(dǎo)通電流是10mA~80mA。我們按照最大功率的蜂鳴器去設(shè)計(jì)電路即可，即三極管的推動(dòng)電流按照80mA設(shè)計(jì)。
假定：β＝120為晶體管參數(shù)的最小值，蜂鳴器導(dǎo)通電流是80mA。那么集電極電流IC＝80mA。則三極管剛剛達(dá)到飽和導(dǎo)通時(shí)的基極電流IB＝80mA／120＝0.667mA。
流經(jīng)R2的電流是0.7V／3.3kΩ＝0.212mA，所以流經(jīng)R1的電流應(yīng)該是IR1=0.667mA+0.125mA=0.792mA。BUZZER端的門檻電壓是設(shè)定在2.2V，那么R1=(2.2V-0.7V)\u002F0.792mA=1.89K。電阻取常規(guī)2K即可。
如果電路更換功率稍大一點(diǎn)的有源蜂鳴器，可以按照上面的計(jì)算方法計(jì)算R1的大小。
兼容有源蜂鳴器和無(wú)源蜂鳴器電路設(shè)計(jì)
在電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往會(huì)碰到需求變更，比如項(xiàng)目前期，對(duì)蜂鳴器的發(fā)聲頻率沒(méi)有要求，但后期有要求，需要更換為無(wú)源蜂鳴器，這時(shí)就需要修改電路圖，甚至修改PCB，這樣就增加了改動(dòng)成本、周期和風(fēng)險(xiǎn)。
有源蜂鳴器和無(wú)源蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電路區(qū)別主要在于無(wú)源蜂鳴器本質(zhì)上是一個(gè)感性元件，其電流不能瞬變，因此必須有一個(gè)續(xù)流二極管提供續(xù)流。
否則，在蜂鳴器兩端會(huì)有反向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生幾十伏的尖峰電壓，可能損壞驅(qū)動(dòng)三極管，并干擾整個(gè)電路系統(tǒng)的其它部分。而如果電路中工作電壓較大，要使用耐壓值較大的二極管，而如果電路工作頻率高，則要選用高速的二極管。這里選擇的是IN4148的開(kāi)關(guān)二極管。
NPN無(wú)源蜂鳴器控制電路圖如下所示。
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