【成功案例】压电蜂鸣器低功耗、高声级方案：基于DC-DC升压转换器SGM6601、反相器BU4S584G2的升压驱动电路
压电式蜂鸣器由于其具有功耗低，声级大，控制简单的特点被广泛应用。压电式蜂鸣器的声级取决于电压的大小，笔者参与设计的一款使用了压电式蜂鸣器的智能撞击报警器，由于设备采用电池供电，并且使用在嘈杂的环境下，因此需要低功耗，并且声级大的压电式蜂鸣器来实现报警功能。
初始方案：由于设备采用3.6V锂电池供电，既需要足够大的报警声音，又需要长达3年左右的使用寿命。业内周知，无源压电式蜂鸣器是采用电源差驱动压电陶瓷片，在通过音腔将声音放大的原理，不仅功耗低而且声音也可以达到绝大部分的需求，因此笔者采用了业内声音最大的无源压电式蜂鸣器，使用3.6V单片机I/O口输出方波进行驱动，原理图如下：
图1 单片机I/O方波驱动的无源压电式蜂鸣器原理图
单片机需要输出间歇3KHZ的方波驱动蜂鸣器，波形图如下图：
图2 3KHZ间歇方波波形图
但是此种方式只能使得蜂鸣器的声级达到80db左右：
图3 I/O直驱蜂鸣器产生的声级测试图
有压电式蜂鸣器的声级取决于电压的高低，因此声音远远达不到要求，根据压电蜂鸣器的滞后性，我们采用双引脚同时输出高低电平的方式驱动，波形变为下图：
图4 双引脚正负压输出的波形
此种方式可以使得压电蜂鸣器的声级达到90db左右：
图5 正负倍压后90db左右的声级测试图
90db的声级对于嘈杂的现场环境来说远远不够，现场实际情况需要接近120db的声级才能满足需求，因此，需要更有效的方案。
优化方案：首先需要对电压进行升级，理论上来说，电压越高，声级越高，并且单片机的I/O需要驱动高电压，然后驱动无源压电式蜂鸣器，从而发生，圣邦微电子有一款低成本的DC-DC升压芯片SGM6601可以从1.8V到6V升压至38V，完全满足我们对电压的要求，同时ROHM推出的一款反相器BU4S584G2可以通过3.6V的输入控制3V到16V的输出，完美解决了电压的控制的问题，其原理图如下图：
图6 SGM6601升压电路和反相器BU4S584G2的3.6V控制6V电路原理图
图7 SGM6601升压电路和反相器BU4S584G2的3.6V控制6V电路实物图
图8 优化方案后声级测试图
从测试仪器看，SGM6601升压电路和反相器BU4S584G2的3.6V控制6V电路可以很好的实现蜂鸣器的低功耗高声级控制，由于压电式蜂鸣器的应用原理跟超声波传感器的应用原理一致，因此可以将此电路应用于超声波测距、超声波探伤、超声波液位开关等需要较高灵敏的应用中，是传感器的性能得以提高。
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TIANCAI3 Lv8. 研究员 2019-09-05学习 -
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shakencity Lv7. 资深专家 2019-05-05学习学习 -
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鄗立恒 Lv8. 研究员 2019-04-27学习了。 -
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用户56731903 Lv9. 科学家 2019-04-26支持一下！！！ -
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maomao Lv8. 研究员 2019-04-26支持~ -
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棒棒猫 Lv6. 高级专家 2019-04-26学习 -
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bluefantasy Lv8. 研究员 2019-04-26学习 -
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沧桑岁月 Lv8. 研究员 2019-04-26学习了 -
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沉浮 Lv7. 资深专家 2019-04-26不错
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产品型号
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品类
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CH
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Enable
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Vcc (Min)(V)
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Vcc (Max)(V)
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I_OUT(mA)
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Frequency (kHz)
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Iq (μA)
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SHDN Iq(μA)
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Package
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SGM6010
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DC/DC Synchronous Rectifier Buck Converters
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1
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L
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3
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5.5
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3000
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300 to 2000
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0.41
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2
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TDFN-3×3-10L
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选型表 - SGMICRO 立即选型
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