Projekt nowego piezoelektrycznego przetwornika ceramicznego

W tym artykule porównano tradycyjne głośniki z ruchomą cewką, analizowano charakterystykę nowych piezoelektrycznych głośników ceramicznych oraz wymagania dotyczące wymaganego wzmacniacza mocy audio, porównując i analizując różne powszechnie stosowane struktury wzmacniające i wzmacniacze mocy audio, które testują różne wzmocnienia. Struktura i wzmacniacz mocy audio współpracują z odpowiednimi danymi i efektem wykorzystania ceramicznego głośnika piezoelektrycznego pzt, pod względem ciśnienia akustycznego, wydajności, całkowitego zniekształcenia harmonicznego i tak dalej. Stwierdzono, że najbardziej kompromisowym rozwiązaniem jest zastosowanie konstrukcji boost i sterowanie nowym typem piezoelektrycznego głośnika ceramicznego ze wzmacniaczem mocy audio klasy D.

Wraz z rozwojem przenośnej elektroniki użytkowej ludzie coraz częściej wymagają małych i cienkich przenośnych urządzeń elektronicznych. Piezoelektryczne głośniki ceramiczne są stopniowo stosowane w wielu przenośnych produktach elektroniki użytkowej ze względu na ich ultralekki, ultracienki, wydajny i niewymagający dużej wnęki dźwiękowej. Rozwój przenośnych produktów konsumenckich w kierunku ultracienkich, lekkich i małych produktów, jak uzyskać smukły profil i rozszerzyć zastosowanie pojedynczego akumulatora, stał się głównym czynnikiem branym pod uwagę podczas projektowania różnych produktów konsumenckich. Takie wymagania systemowe nakładają cieńsze, mniejsze i bardziej energooszczędne wymagania na poszczególne elementy elektronicznych płyt piezoceramicznych.

Podstawowa charakterystyka piezoelektrycznych głośników ceramicznych

W porównaniu z głośnikiem z ruchomą cewką, membrana głośnika piezoelektrycznego z piezoelektrycznych płytek ceramicznych jest napędzana przez połączony z nią materiał piezoelektryczny w celu wytworzenia zgięcia, więc kształt membrany jest prawie nieograniczony, a membrana lub stożek papierowy głośnika z ruchomą cewką. Zwykle są one okrągłe lub owalne, co często ogranicza konstrukcję produktu. Wszystkie głośniki z ruchomą cewką muszą być wyposażone w magnes napędzający cewkę drgającą, co zwiększa całkowitą wysokość i wagę głośnika, ale głośnik piezoceramiczny nie wymaga magnesu do napędzania, dzięki czemu można uzyskać cienki kształt, aby zmniejszyć wysokość końcówki produktu.

W obliczu kompaktowych telefonów komórkowych i coraz cieńszych komputerów głośniki z ruchomą cewką stały się czynnikiem ograniczającym producentów w wytwarzaniu ultracienkich produktów. Piezoelektryczne głośniki ceramiczne mogą zapewnić bardzo konkurencyjne poziomy ciśnienia akustycznego (SPL) w ultracienkich, kompaktowych obudowach i mają ogromny potencjał do zastąpienia tradycyjnych głośników z ruchomą cewką.

Obwody wzmacniacza do napędzania piezoelektrycznych głośników ceramicznych mają inne wymagania dotyczące napędu wyjściowego niż konwencjonalne głośniki z ruchomą cewką. Struktura piezoelektrycznego głośnika ceramicznego wymaga od wzmacniacza wysterowania dużego obciążenia pojemnościowego i wygenerowania większej ilości prądu przy wyższej częstotliwości przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiego napięcia wyjściowego. Skuteczność tradycyjnych głośników z ruchomą cewką jest łatwa do obliczenia. Uzwojenie cewki audio można w przybliżeniu określić jako stałą rezystancję połączoną szeregowo z dużą indukcyjnością. Jeśli znana jest rezystancja głośnika, do obliczenia mocy obciążenia można zastosować prawo Ohma: P = I2R lub P = VI. Większość mocy głośnika jest zamieniana na ciepło cewki. Ponieważ piezoelektryczne głośniki ceramiczne mają charakterystykę pojemnościową, ciepło generowane podczas zużywania energii nie jest wysokie.

Czujnik piezoceramiczny przy 1 kHz, 90 dB (odległość pomiaru 10 cm) kształt fali ciśnienia akustycznego, napięcie 8 V, prąd 15,6 mA, różnica faz między napięciem a prądem wynosi 79,2 °, więc pobór mocy wynosi 8 & TIMEs; 15,6 & CZAS; cos79,2° = 23mW. Odpowiada to 18% zużycia energii przez głośnik z cewką dynamiczną o średnicy 20 mm przy ciśnieniu akustycznym 90 dB (mierzona odległość 10 cm).