圧電発音部品 | FAQ | 村田製作所

図中のRpは圧電発音部品に蓄えられた電荷を放電するために必要ですので、必ず使用してください。
一方、Rsはボリューム調整として、必要に応じてお使いください。
圧電発音部品の逆起電圧からのICの保護はトランジスタがバッファとなりますが、トランジスタ自体の保護には、必要に応じて、圧電発音部品・Rpと並列に、ツェナーダイオードを使用することもご検討ください。
図では、圧電発音部品や抵抗はトランジスタのコレクタ－V間に配置していますが、トランジスタのエミッタ－GND間に配置しても構いません。
トランジスタの代わりに、FETを用いても構いません。

(2) マイコンから直接駆動する場合

マイコンから直接駆動する場合の圧電サウンダ・圧電振動板 (他励振タイプ) の駆動回路例

圧電発音部品はインピーダンスが高く、電圧駆動タイプのため、ICからの直接駆動が可能になります。
尚、図の回路構成部品について、下記の通り補足します。

圧電発音部品の逆起電圧からのICの保護のため、必要に応じて、圧電発音部品と並列に、ツェナーダイオードを使用することもご検討ください。
圧電発音部品に長時間直流電圧が印加されないような回路設計をお願いします。

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圧電ブザー、圧電サウンダ (自励振タイプ) の駆動回路例を教えてください。

圧電ブザーは、セラミクス上に帰還電極を設けた圧電振動板と駆動回路を組み合わせ一体化したものです。
一方、圧電サウンダ(自励振タイプ)は、セラミクス上に帰還電極を設けた圧電振動板のみで構成されており、駆動回路を組み合わせて使用します。
どちらも駆動回路はトランジスタ1石と抵抗3本からなる簡単な回路構成となり、回路に直流電圧Vを印加することで、共振周波数付近で回路の発振条件を満たし、その発振周波数にて圧電振動板が駆動し、鳴動します。

尚、圧電サウンダ(自励振タイプ)の駆動回路については、当社で製品ごとに標準回路を設定しておりますので、当社カタログよりご確認をお願いします。
当社カタログはWeb上に掲載しております。こちら (PDF: 872KB) のリンクをご参照下さい。

また、圧電ブザーの音圧調整のため、直流電圧Vと圧電ブザーの間に直列抵抗を追加する場合には、圧電ブザーと並列にコンデンサ (1μF程度) を挿入してください。異常発振を抑制する効果があります。

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圧電サウンダ (他励振タイプ) の消費電流を教えてください。

電磁ブザーは内蔵する電磁コイルに流れる電流により駆動されるのに対して、圧電発音部品は圧電セラミクスに印加される電圧により駆動されるため、電磁ブザーに比べ、消費電流が極めて小さいのが特徴です。

圧電サウンダ (他励振タイプ) の消費電流 (周辺回路部除く) は簡略的に以下の理論式にて求めることができます。

電流平均値 (理論値)

圧電サウンダ (他励振タイプ) の充放電時間が入力信号の1周期長より十分短いとき、圧電サウンダ (他励振タイプ) に流れる1/2周期間の電流平均値は以下の式で求めることができます。

Q: 圧電サウンダに蓄積される電荷、T: 駆動信号1周期長 (=1/f)、
C:圧電サウンダ静電容量、V: 駆動電圧、 f: 駆動信号周波数

消費電流計算値

上記式より品番別に計算した、圧電サウンダ (他励振タイプ) の電流平均値を下表に示します。

品番別消費電流計算値

[mA]

品番	静電容量[nF]	駆動周波数[kHz]	駆動電圧 (方形波)
品番	静電容量[nF]	駆動周波数[kHz]	3Vp-p	5Vp-p	12Vp-p
PKLCS1212E4001-R1	25	4	0.6	1.0	2.4
PKLCS1212E40A1-R1	25	4	0.6	1.0	2.4
PKLCS1212E2000-R1	32	2	0.4	0.6	1.5
PKLCS1212E20A0-R1	32	2	0.4	0.6	1.5
PKM13EPYH4000-A0	5.5	4	0.1	0.2	0.5
PKM13EPYH4002-B0	5.5	4	0.1	0.2	0.5
PKM17EPP-2002-B0	34	2	0.4	0.7	1.6
PKM17EPPH4001-B0	7	4	0.2	0.3	0.7
PKM17EPPH4002-B0	7	4	0.2	0.3	0.7
PKM17EWH2001	40	2	0.5	0.8	1.9
PKM17EWH4000	9.5	4	0.2	0.4	0.9
PKM22EPH2001	17	2	0.2	0.3	0.8
PKM22EPH2002	17	2	0.2	0.3	0.8
PKM22EPH2003	17	2	0.2	0.3	0.8
PKM22EPPH2001-B0	19	2	0.2	0.4	0.9
PKM22EPPH2002-B0	19	2	0.2	0.4	0.9
PKM22EPPH4001-B0	12	4	0.3	0.5	1.2
PKM22EPPH4002-B0	12	4	0.3	0.5	1.2
PKM22EPPH4005-B0	12	4	0.3	0.5	1.2
PKM22EPPH4007-B0	12	4	0.3	0.5	1.2
PKM22EPPH4012-B0	12	4	0.3	0.5	1.2
PKM22EPTH2001-B0	19	2	0.2	0.4	0.9
PKM33EPH1201C	40	1.2	0.3	0.5	1.2
PKM33EPH1202C	40	1.2	0.3	0.5	1.2
PKM34EWH1101C	40	1.1	0.3	0.4	1.1
PKM34EWH1201C	32	1.2	0.2	0.4	0.9
PKM44EWH1001C	68	1	0.4	0.7	1.6

(*) 静電容量はセンター値、公差は±30%、PKLCSは参考値。

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圧電サウンダ (他励振タイプ) に極性はありますか?

製品ごとに規定している最大入力電圧の範囲内でご使用頂ければ、電気的な極性を考慮頂く必要はございません。ただし、圧電性の劣化が生じないように、極性を指定している品番もありますので、ご注意ください。

(例) 圧電サウンダ: PKM17EPP-2002-B0

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圧電サウンダ (他励振タイプ) を音圧規定されている周波数以外で使用しても問題ありませんか?

圧電サウンダ (他励振タイプ) は、音圧規定している周波数において、音圧が安定して鳴動するよう設計されていますが、規定周波数以外でも発音します。したがって、単一音だけでなく、メロディ等の複数音を発音することも出来ますので、機器の操作確認音、アラーム、メロディ擬似音としても使用できます。

ただし、各製品の音圧-周波数特性にもよりますが、駆動する周波数によっては音圧レベルが極端に小さくなる場合もありますので、事前にご確認・ご評価の上、ご使用ください。

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4kHzで音圧規定している圧電サウンダ (他励振タイプ) を2kHzで駆動させ、かつ、音圧を上げる方法はありますか?

圧電サウンダ (他励振タイプ) は電圧駆動方式であり、音圧を上げるためには入力電圧を上げる必要があります。しかし、一般的に駆動回路への入力電圧を上げることは容易ではありません。そこで入力電圧値は変更せず、入力信号のDuty比を変えることによって、音圧を上げる方法があります。 (Duty比については、図1をご参照ください。)

図1 Duty比について

4kHzで音圧規定している圧電サウンダを2kHzで駆動させる場合、入力信号のDuty比を50%→25%へ変えることにより、当社製圧電サウンダ: PKM13EPYH4002-B0を例にとると、音圧が約10dB上昇します。 (図2および図3をご参照ください。)

図2 Duty比25%と50%での音圧-周波数特性の違い

図3 入力信号2kHz，4kHzでの音圧とDuty比の関係

これは2kHzの音にDuty比25%の2次成分である4kHzの音が合成されたことにより、音圧が上昇しています。
尚、この結果は、圧電サウンダの音圧-周波数特性に依存しますので、製品の種類により音圧の上昇値は異なります。また、Duty比を変える場合は、入力信号と異なる周波数成分を利用することになるので、音色が変わります。この点は試聴しながら見極める必要があります。

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電磁ブザーから圧電サウンダ (他励振タイプ) への置換え方法を教えてください。

駆動回路を内蔵しない電磁ブザーの一般的な駆動回路は、図1の通りです。

図1 電磁ブザーの駆動回路例

この回路にて、電磁ブザーを圧電サウンダ (他励振タイプ) に置き換えるだけでは、圧電サウンダは鳴動しませんので、 (スパイク電流抑制のための) ダイオードを抵抗に変更する必要があります。さらに、圧電発音部品の逆起電圧からのトランジスタ保護のため、必要に応じて図2のように直列抵抗やツェナーダイオードの付加もご検討ください。

図2 付加駆動回路例

また、圧電サウンダはインピーダンスが高く、電圧駆動タイプのため、ICからの直接駆動も可能になりますので、駆動回路の構成自体を簡略化することも可能です。

Q. 圧電サウンダ・圧電振動板 (他励振タイプ) の駆動回路例を教えてください。参照。

駆動回路の変更が完了したら、次に、適切な性能の圧電サウンダの選定を行ってください。圧電サウンダの選定に際しては、下記の点をご考慮ください。

駆動周波数や音圧レベルの比較検討
製品サイズやピンピッチ等の形状検討。実装条件
(リードタイプの圧電サウンダはリフロー方式には対応できません。)
消費電流
電磁ブザーは内蔵する電磁コイルに流れる電流により駆動されるのに対して、圧電サウンダは圧電セラミクスに印加される電圧により駆動されるため、電磁ブザーに比べ、消費電流が極めて小さいのが特徴です。

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圧電サウンダ、ブザーへのはんだ付け条件について教えてください。

圧電サウンダのはんだ付け条件は以下のようになります。

コテ付け条件
- +260℃±5℃の溶解はんだに端子の根元から1.5mmの位置まで10±1秒間
- リード部をはんだゴテ温度350±5℃で3.0±0.5秒間
リフロー条件
リードタイプの圧電サウンダはリフロー方式には対応できません。

なお、溶解はんだが本製品の端子根元に接触しますと、樹脂ケースが溶解し、特性不良に至る可能性があります。片面基板をご使用ください。

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振動板の最大入力電圧について教えてください。

圧電振動板につきましては、基本的に最大入力電圧の規定はおこなっておりません。圧電振動板への最大入力電圧は、製品の仕様やその固定方法、さらには入力信号の周波数等の影響を受けるためですが、カタログに掲載されている標準的な製品であれば、一般的には30Vp-p程度まで印加しても問題ありません。

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圧電発音部品に使用するリード線の太さについて教えてください。

当社の圧電発音部品に使用している代表的なリード線のULやサイズについて下表に示します。

ULスタイル No.	定格		導体 (より線) (すずめっき軟銅線)		絶縁体
ULスタイル No.	温度 (ﾟC)	電圧 (V)	AWG	外径 A (mm)	外径 B (mm)
UL1007	80	300	28	0.38	1.18
UL1571/UL1685	80	30	32	0.24	0.54
			30	0.30	0.70
			28	0.38	0.88
UL3302	105	30	32	0.24	0.54
			30	0.30	0.70
			28	0.38	0.88