压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器驱动电路的区别

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笔者最近在设计一款板卡，上面有一个蜂鸣器。从网络上查询了一个蜂鸣器电路，如下：

设计完成后，打板，买料，贴片后，进行调试，发现蜂鸣器无法鸣叫。

经过各种测试，最终发现了问题。

压电式蜂鸣器

压电式蜂鸣器是一种利用压电效应将电信号转换为机械振动，从而发出声音的电子发声元件。

其核心是压电陶瓷片（通常由锆钛酸铅等材料制成）。

1. 在压电陶瓷片的上下表面镀上银层作为电极。

2. 将陶瓷片粘贴在一片弹性金属片（如黄铜、不锈钢）上，形成一个“压电振子”。

3. 当在两个电极上施加交变电压（如方波）时，压电陶瓷会随着电压方向的变化而反复伸缩。

4. 陶瓷片的伸缩带动与之粘合的金属片产生弯曲振动。

5. 这种振动通过共鸣腔（蜂鸣器的外壳或结构）被放大，推动周围空气，从而发出我们听到的声音。

电磁式蜂鸣器是一种利用电磁感应原理，通过电磁线圈驱动机械振膜振动而发声的电子元件。

其核心是一个电磁铁和一片柔性振膜（也称为振动片或簧片）。

1. 建立磁场：当电流流过缠绕在铁芯上的线圈时，根据安培定则，线圈会产生一个磁场，铁芯被磁化成为一个电磁铁。

2. 磁力驱动：这个电磁铁产生的磁场，与固定在振膜上的永磁体（或利用振膜本身是磁性材料）相互作用，产生吸引力或排斥力。

3. 振膜振动：如果施加的是直流电，振膜只会被吸合一次。因此，为了让其持续发声，必须使用脉冲电流（如方波）。当线圈中的电流方向或通断快速变化时，电磁力也随之快速变化，从而驱动振膜上下往复振动。

4. 发声：振膜的振动推动空气，通过共鸣腔（外壳结构）放大，从而产生声音。声音的频率取决于驱动脉冲的频率。

对于无源蜂鸣器的类型来说，上述两种蜂鸣器，都只需要给出一定频率的方波来进行驱动，就可以有声音。

但是他们的驱动电路是由一定区别的。

我们在网络上查询到的电路图一般都是电磁式蜂鸣器的电路：

至关重要的续流二极管：

问题：当开关管突然截止时，线圈中的电流想维持原状，会产生一个极高的反向电动势（尖峰电压，极性为上负下正）。

危害：这个电压尖峰可能高达电源电压的十倍，极易击穿开关管或MCU。解决方案：在蜂鸣器线圈两端反向并联一个二极管（阴极接电源正极）。

原理：当产生反向电动势时，二极管正偏导通，为线圈电流提供一个泄放回路，将电压钳位在（电源电压 + 0.7V）左右，从而保护了整个电路。

电磁式里面是一个线圈，类似于一个电感，二极管给电感提供了一个回路。

对于压电式蜂鸣器的电路来说，必须要在蜂鸣器的两侧并联一个电阻：

至关重要的并联电阻：

问题：当使用推挽输出（如MCU的GPIO直接驱动，或经过一个三极管开关）时，在输出方波的低电平阶段，驱动端会强力地将蜂鸣器一端拉至高电平。但在高阻态或关断瞬间，由于压电片的电容上没有放电回路，其两端可能会保持一个不确定的“浮空”电压。这个残留电压会影响下一个驱动脉冲的初始状态，可能导致：

启动声音异常（如第一次上电不响或声音小）。产生非预期的杂音（如“咔嗒”声）。在某些半桥驱动电路中，可能导致直流偏置。

解决方案：并联一个电阻（通常100kΩ ~ 1MΩ）后，为电容上的电荷提供了一个明确的泄放路径。它能快速将电容两端的电压拉至地电位（或电源中点），确保了每次驱动脉冲都从一个已知的、稳定的电压基线开始，从而获得清晰、一致的启动音效。

而笔者出的问题就是：设计了一个电磁式蜂鸣器的电路，购买了压电式蜂鸣器的物料，进而导致了此次的设计问题。

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