【导读】作为一种基于逆压电效应的电声转换器件，压电蜂鸣器以其高可靠性、低功耗和小体积等优势，已成为现代电子产品中不可或缺的发声元件。压电蜂鸣器是一种基于逆压电效应将电能转换为声能的电声器件，由压电陶瓷片与金属基板复合构成核心发声组件。
作为一种基于逆压电效应的电声转换器件，压电蜂鸣器以其高可靠性、低功耗和小体积等优势，已成为现代电子产品中不可或缺的发声元件。压电蜂鸣器是一种基于逆压电效应将电能转换为声能的电声器件，由压电陶瓷片与金属基板复合构成核心发声组件。
当对压电材料施加交变电压时，材料会发生机械变形从而产生声音。
凭借其体积小、重量轻、功耗低的技术特性，压电蜂鸣器已广泛应用于从消费电子到汽车电子、从安防报警到医疗设备的众多领域。
一、工作原理与结构设计
压电蜂鸣器的核心工作机制建立在压电效应基础之上。压电材料（通常是高压极化后的压电陶瓷片）在施加交流电压后会产生机械变形，引发连接的金属片振动，从而发出声响。
压电蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱构成。从电学角度来看，压电陶瓷可以简化为一个电感和一个电容的串联模型。
根据驱动方式的不同，压电蜂鸣器可分为自激式（内置振荡电路）和他激式（外接信号驱动） 两大类。
自激式蜂鸣器依赖内置振荡电路实现单音输出，而他激式则需要外部信号源调节频率，允许用户自定义频率、音调和音量。
二、性能优势与技术特点
压电蜂鸣器与其他类型的蜂鸣器相比具有多重优势：
高可靠性与长寿命：由于无 movable 触点部分，其连续使用可达10,000小时以上，堪称半永久性器件。
低功耗特性：典型工作电流一般低于20mA，不会超过100mA，非常适合电池供电的便携式设备。
无电磁干扰：不产生飞弧或者射频噪声，对其他线路无干扰。
宽工作温度范围：通常能在-20℃至+70℃的环境下稳定运行，部分型号甚至支持-30℃至+85℃的温度范围。
小型大音量：元件厚度仅为1mm以下，而音量可达到70分贝/20cm，更高声压级的型号可达85dB。
三、应用场景概览
压电蜂鸣器的应用范围十分广泛，主要涵盖以下领域：
安防报警：用于火灾、烟浓度、漏气、防盗及汽车用的报警系统。
消费电子：在电子门铃、电子手表、袖珍计算器、电子玩具等小型电子用品上作发声器件。
工业控制与汽车电子：作为各种电器产品的报警、发声用途。
医疗设备：在便携式医疗设备中提供警示功能。
通信系统：在通信设备中提供状态提示和告警功能。
四、元器件选型要则
选择合适的压电蜂鸣器需综合考虑以下关键参数：
1. 驱动电压
压电蜂鸣器的工作电压覆盖1.5-15V直流范围，部分型号支持更宽的电压范围，如3V直流至20V直流或3V至25V。选型时应确保其电压范围符合应用电路的供电能力。
2. 声压级（SPL）
根据应用环境的环境噪声选择合适的声压级。压电蜂鸣器的声压级通常在70dB至85dB之间，测量距离一般为10cm。
3. 频率特性
压电蜂鸣器的典型频率响应范围在1.5-4kHz，不同型号有其特定的共振频率，如2kHz或3.5kHz。选择时应确保其频率与应用需求匹配。
4. 驱动方式
根据系统资源情况选择自激式或他激式蜂鸣器。自激式使用简单，只需直流电压即可工作；他激式需要外部提供频率信号，但可以灵活控制音调和音色。
5. 尺寸与安装方式
压电蜂鸣器有多种尺寸和安装方式，如面板安装、PCB安装或通孔安装。选型时应根据产品结构空间选择合适的外形尺寸。
6. 工作温度
根据应用环境温度选择合适的产品，常规型号支持-20℃至+70℃，工业级产品可支持-30℃至+85℃。
五、成本分析与主要IC原厂
成本构成分析
压电蜂鸣器的成本因规格、品牌和采购量而异。以具体型号为例：
Sonitron的SW535B型号（36.5mm直径，85dB声压级）单价约为294.9985元（1个起批）。
RS PRO面板安装蜂鸣器（73dB，23.8mm直径）单价为38.25元（1-9个）。
PUI Audio的AT-1720-TT-R（3V，70dB）单价约为13.13元。
从市场整体来看，2024年全球外部驱动压电蜂鸣器市场销售额达到了7.84亿美元，预计2031年将达到10.02亿美元，年复合增长率为4.1%。无铅压电陶瓷蜂鸣片市场增长更为迅速，预计2031年全球销售额将达到14亿元，年复合增长率为8.1%（2025-2031）。
主要IC原厂品牌对比
以下是压电蜂鸣器领域主要厂商的综合对比表：
从市场竞争格局来看，2024年前五大厂商占据国际市场大约40%的份额，市场集中度适中。国际大厂如Murata、TDK在技术和品质上领先，而国内厂商如江苏华能电子、东莞赢海电子则在成本控制和定制化服务方面具有优势。
六、选型要则与设计建议
在实际项目中选择压电蜂鸣器时，建议遵循以下要则：
明确应用需求优先级：便携设备优先考虑功耗，工业环境优先考虑可靠性和温度范围，消费产品需平衡成本与性能。
驱动电路设计：他激式蜂鸣器需要外接驱动电路，可使用以电感器为基础的升压转换器，相比电荷泵方案能在更宽的电池电压范围内提供更高的输出电压，从而产生更响亮的声音。
空间与声学设计：预留适当的共鸣腔空间以优化声压输出，避免声音受到机械结构的阻挡或削弱。
无铅环保要求：对于出口产品，特别是销往欧盟市场的产品，应考虑选择无铅压电陶瓷蜂鸣片以适应环保法规。
供应链稳定性：考虑厂商的供货能力与交货期，避免因单一供应商导致生产中断。
压电蜂鸣器作为一种成熟而基础的电声元件，其技术发展正朝着更高性能、更环保和更专业化的方向迈进。随着物联网设备、智能家居和汽车电子等领域的快速发展，对压电蜂鸣器提出了更苛刻的要求——更低的功耗、更小的尺寸、更高的可靠性以及无铅化的环保特性。
未来，技术创新与成本控制的平衡将成为企业市场竞争的关键。无论是选择国际品牌的优质产品，还是国内厂商的高性价比解决方案，理解压电蜂鸣器的核心技术原理与选型要则，都是设计成功产品的基础。
推荐阅读：
