Микроконтроллер формирует высокое напряжение для пьезоэлектрического зуммера с помощью одного вывода

Ранее была показано, как с помощью двух линий ввода/вывода микроконтроллера и схемы на четырех MOSFET можно питать пьезоэлектрический зуммер высоким переменным напряжением [1]. Теперь предлагается усовершенствованный вариант схемы, позволяющий освободить один разряд порта микроконтроллера. В новой схеме затвор Q₂ подключается не к микроконтроллеру, а к стоку Q₄ (Рисунок 1). Подав высокий логический уровень на затвор транзистора Q₂, микроконтроллер включает его и опускает потенциал узла A. В результате включается транзистор Q₃ и выключается Q₄. Напряжение в узле B поднимается до 15 В, и Q₁ выключается. Напряжение на пьезоэлементе становится равным 15 В.

Рисунок 1.	Для генерации переменного напряжения, питающего пьезоэлектрический зуммер, достаточно одного вывода микроконтроллера.

Затем микроконтроллер устанавливает на выводе уровень логического нуля, закрывая Q₂. Q₁ также выключается, и потенциал узла A начинает медленно повышаться благодаря заряду емкости затворов через резистор R₁. Когда напряжение в узле A достигнет порога переключения инвертора, образованного парой транзисторов Q₃ и Q₄, Q₃ быстро выключается, а Q₄ открывается. Низкое напряжение узла B включает транзистор Q₁ и ускоряет нарастание напряжения в узле A. Полярность приложенного к пьезоизлучателю напряжения меняется на противоположную.

R₂ ослабляет обусловленную наличием пьзоэлемента обратную связь между выходом и входом Q₄. Для подавления высокочастотной генерации обычно достаточно резистора 330 Ом. При выборе R₁ следует учитывать, что при низком сопротивлении увеличивается мощность, забираемая от источника питания, а при высоком, вследствие замедления переключения транзисторов, растут потери от сквозных токов. Оптимальная величина сопротивления резистора R₁ составляет примерно 1 кОм.

В этой схеме за сокращение количества необходимых выводов микроконтроллера пришлось заплатить значительным увеличением потребляемой мощности. Схема, описанная в [1], на порядок экономичнее.

Ссылки

1. Mehmet Efe Ozbek. «Микроконтроллер повышает напряжение для управления пьезоэлектрическим зуммером».