피에조 구동 회로 – 4가지 공통 설계 기술

압전 구동 회로 정보 ，종종 온도, 음압 및 기계적 응력과 같은 물리량을 측정해야 합니다. 변환기는 그러한 양을 측정하는 데 사용할 수 있는 모든 장치입니다. 일반적으로 변환기가 하는 일은 기계적 신호를 전기적 신호로 변환하는 것입니다.

많은 종류의 변환기가 존재하며 압전 변환기가 그 중 하나입니다. 이 변환기를 사용하는 모든 장치는 물리량을 전기 신호로 변환할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 백만 달러짜리 질문은 압전 변환기가 어떻게 작동합니까?

이 피에조 드라이브 회로 가이드는 이 시스템의 회로와 공통 설계 기술에 대해 설명합니다.

1. 피에조 드라이브 회로 작동 원리

전기 기술자

먼저 피에조 부저의 구성을 이해해야 합니다. 일부 재료에는 압전 특성이 있으며 모든 압전 부저에서 찾을 수 있습니다. 여기에는 석영, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, PZT(지르콘산 티탄산 납), Rochelle 염 등이 포함됩니다.

일반적인 구동 회로에서 전도성 물질로 코팅된 압전 사운더를 볼 수 있습니다. 전도성 표면에 음압을 가하면 피에조 소자의 이온이 활성화됩니다. 결과적으로 이온은 전도성 물질의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 이동합니다.

따라서 전하가 생성됩니다. 출력 전하는 이후에 원래 음압을 보정하는 데 중요합니다.

이 응력은 인장 또는 압축일 수 있습니다. 따라서 압전 소자의 응력 유형과 방향에 따라 출력 신호의 강도가 결정됩니다.

또한 오디오 출력은 입력 AC 전압의 양에 따라 달라집니다.

2. 기본 피에조 구동 회로

전기 부품

전자 스위치, 리셋 저항기, 압전 부저를 포함하여 이 회로에 필요한 구성 요소가 거의 없습니다. 스위치에 BJT(바이폴라 접합 트랜지스터) 또는 FET(전계 효과 트랜지스터)를 포함할 수 있습니다.

회로의 경우 몇 가지 구성 요소가 필요하며 모두 저렴합니다. 따라서 적은 예산으로 작업할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 리셋 저항에 의한 전력 손실 제한을 포함하는 몇 가지 단점이 있습니다. 또한 시스템의 입력 구동 신호는 압전 사운드 양을 결정합니다. 따라서 기본 회로를 선택하면 이러한 제한 사항을 감수해야 합니다.

또한, 반드시 피에조 부저를 양극 단자에 연결할 필요는 없습니다. 회로 접지에 연결하면 동일하게 효과적으로 작동합니다.

3. 기본 압전 변환기 구동 회로에 버퍼 추가

연사

버퍼를 추가하면 위의 회로에서 리셋 저항의 문제를 피할 수 있습니다. 이 회로의 경우 변환기 임피던스 문제를 해결하기 위해 두 개의 버퍼 트랜지스터를 추가해야 합니다. 그럼에도 불구하고 이것은 의심할 여지 없이 시스템의 전력 공급에 영향을 미칠 것입니다. 구동 전압은 약 1.2V 감소하지만 연결은 변환기 임피던스를 완전히 방지합니다.

또한 압전 사운더를 양극 또는 접지 단자에 연결할 수 있다는 점도 주목할 만합니다. 어떤 방식으로 연결하든 사운드 컴포넌트의 성능에 영향을 미치지 않습니다.

이론적인 회로의 연결을 변경하여 구동 전압을 향상시킬 수 있습니다. 회로에서 BJT 버퍼의 위치를 ​​수정하기만 하면 됩니다. 또는 BJT 버퍼 대신 FET 버퍼를 사용할 수 있으며 회로는 동일하게 작동합니다.

4. 하프 브리지 및 풀 브리지 구동 회로

전기 부품

많은 유형의 드라이버 회로가 있지만 이 연결만큼 효과적인 것은 없습니다. 이전 회로의 개선 사항이며 광범위한 개별 구성 요소를 허용합니다. 이전 아날로그 드라이버 회로는 특히 개별 구성 요소를 사용할 때 전달하기가 어렵습니다.

연결에 따라 하프 브리지 드라이버 또는 풀 브리지 드라이버가 있을 수 있습니다. 푸시풀 버퍼를 사용하면 하프 브리지 버퍼가 생성됩니다. 반면에 드라이버 회로가 위상이 다를 때 풀 브리지 드라이버를 생성합니다. 풀 브리지 드라이버의 경우 회로의 출력 핀에 압전 사운더를 부착하여 사용할 수 있습니다.

풀 브리지 드라이버를 사용하면 다른 회로의 달성 가능한 출력 전력을 두 배로 얻을 수 있다는 이점이 있습니다. 결과적으로 출력 사운드 볼륨은 기본 회로 또는 하프 브리지 회로보다 높아집니다. 동일한 입력 AC 전압에서 3개의 회로를 연결하여 이를 테스트할 수 있습니다.

최적의 출력 전압 범위로 인해 전기 모터에서 이러한 유형의 드라이버 회로를 찾을 수 있습니다. 또한 두 개의 브리지 회로에 저렴하게 액세스할 수 있습니다. 따라서 쉽게 입수하여 사용할 수 있는 집적회로입니다.

5. 공진 드라이버 회로

회로 기판

위의 회로 대신 외부 드라이브 피에조 버저에 전원을 공급하는 공진 드라이버 회로를 만들 수 있습니다. 개별 인덕터가 필요하며 시스템은 기본 드라이버 회로의 기생 커패시턴스 개념을 통해 작동합니다. 공진 회로는 인덕터와 커패시터 사이의 에너지 저장 및 전송의 간단한 원리를 통해 작동합니다.

이러한 회로 구성 요소가 있는 경우 회로 기판에 연결을 조립할 수 있습니다. 공진 회로도 조립이 쉽기 때문에 먼저 매우 유리할 것입니다. 둘째, 전기적 효율이 높고 전원 전압보다 높은 출력 범위를 보장합니다.

인덕터

그럼에도 불구하고 공진 회로는 일정한 주파수에서만 작동합니다. 따라서 넓은 주파수 범위가 필요한 압전 액추에이터를 구동하는 데 사용할 수 없습니다. 이 일정한 주파수는 인덕터 효율성에도 영향을 미칩니다. 주목할만한 점은 일반적인 유형의 회로 부품보다 크거나 무거운 인덕터를 선택할 수 있다는 것입니다. 어떤 식으로든 시스템의 오디오 주파수에 영향을 미치지 않습니다.

변환기의 이 기생 커패시턴스는 시스템의 효율성에도 영향을 미칩니다. 많은 제조업체는 이 측면을 고려하지 않습니다. 따라서 작동 중에 이를 참아야 합니다. 마지막으로 이 시스템의 작동 메커니즘을 모델링하는 데에도 어려움을 겪을 것입니다. 따라서 설계 단계에서 연구실에서 더 많은 시간을 보내야 합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 제한에도 불구하고 보장하는 높은 효율성의 이점을 누릴 수 있습니다.

결론

다양한 피에조 드라이브 회로 옵션에 대해 자세히 설명했습니다. 따라서 사용 목적에 따라 적합한 것을 선택할 수 있습니다. 이 모든 압전 구동 회로도 조립이 쉽습니다. 따라서 많은 번거로움 없이 원하는 사운드 출력을 생성할 수 있습니다.

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