蜂鸣器选型与设计（电磁蜂鸣器篇）

蜂鸣器常用分类从两方面
声源类型：压电蜂鸣器( Piezoceramic Element Buzzers )、电磁蜂鸣器( Magnetic Buzzers )
驱动类型：有源蜂鸣器( Indicators )、无源蜂鸣器( Transducers )
本章只简单讨论电磁蜂鸣器的部分结构，重点讨论其在电路中的表现和影响

电磁蜂鸣器

内部构造

电磁式的蜂鸣器一般是用的电磁的原理，线圈(Coil)通电流产生电磁感应，让磁体(Magnet)产生极性将带有金属的振动膜(Vibrating Disk)吸下，在不通电流时根据振动膜的弹力弹回来。以一定频率间断的通断直流电，使振膜振动发声。

驱动类型

有源蜂鸣器驱动方式

无论电磁压电，有源蜂鸣器外围驱动电路很简单。只要连通，内部的振荡电路会发出方波自激。这里不再过多介绍。

但需要按照额定供电、且只能按照额定的频率发声，应用场景有限。

无源电磁蜂鸣器驱动方式

无源电磁蜂鸣器需要他励电路让其发声。然而一般 MCU 的引脚并不能输出几十mA的电流( 使用的 STM32F103ZET6 IO最大输出 25mA )直接控制蜂鸣器，使用三极管通断是一种简单的驱动电路

左侧用开发板连接 PE_5 管脚，使用 TIM3 计时器 生成 4000kHz 的 50% 方波。先将 72M时钟源 预分频至 800k 的频率，计数到 100 生成一次 8kHz 的中断频率，在中断中反转管脚状态。达到 4kHz 的50% 方波

↑可以看出来 MCU 输出一个近似于 4kHz 的 峰峰值为 3.3V 周期方波。

实线是 A 采样点、虚线是 B 采样点。我们先不连接二极管观察蜂鸣器电压情况。

黄线为 MCU 输出的方波信号，蓝线为无源电磁蜂鸣器正极对地电压。
可以看到没有二极管的时候，每次关断的时候都会有一个最大 16.8V 的尖峰，远超供电电压 3.3V。
电磁蜂鸣器为了产生磁感应震动振膜，在中柱缠绕的电磁线圈特性类似于电感，会在开通和关断的瞬间都会产生反激电压尖峰。需要二极管来钳位在快速开关时产生的反激电压。↓

效果显著，在一个关断的反激电压仅仅达到 4.3V 左右在一个可以接受的范围，我们放大看一下。

电磁蜂鸣器的线圈类似于电感，电感用于电路中的作用更多的是防止瞬间的电源突变，保护核心芯片不受到冲击，也就是图中 MCU 切换至高电平的瞬间，线圈会对徒增的电流有一定的扼制，产生一个比较柔和的充能曲线，直到最后会无限趋近于 2.6V(3.3V 减去三极管的 0.7V 压降)。但在关断的时候就会将之前储存的电能以反向大电流的形式释放出来，会产生有一个比充能前更高的反向尖峰电压，一般使用钳位二极管，配合电路上滤波电路(电容)可以放电。

为了保证三极管有一个确定的状态，不会因为 MCU 上电瞬间误动作，使用一个下拉电阻 R2 并联在基极和发射极端。但不能使用太小的阻值，要保证三级管的导通电压，一般大于 5K 即可。

下一篇我会主要介绍压电蜂鸣器和其无源驱动方式。对比两者的优缺点。
我会尽快更新的_咕

标签：蜂鸣器,方波,电路,选型,电压,MCU,电磁
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