基于壓電馬達的觸覺(jué)響應解決方案

　　圖11. 功耗與壓電電壓曲線(xiàn)圖，用單層和多層壓電體模擬按鍵的按壓。當電壓超過(guò)180V，MAX11835的原邊鉗位開(kāi)啟，功耗會(huì )急劇上升。

　　圖11所示波形連續工作。功耗隨著(zhù)占空比的降低而線(xiàn)性下降。在機械負載（半阻塞作用力）和空載壓電驅動(dòng)器的壓電體數據間沒(méi)有顯著(zhù)的區別。

　　圖12顯示了MAX11835升壓過(guò)程的效率，用負載消耗能量除以升壓電源消耗能量（VBST）進(jìn)行測量。

圖12. 能量轉換效率：負載消耗能量與VBST消耗能量。電壓超過(guò)180V時(shí)，MAX11835的原邊鉗位開(kāi)啟，效率快速上升。

　　圖12中，效率隨著(zhù)負載電容的增大而上升，因為只有boost電路消耗靜態(tài)功率。

　　MAX11835 功耗與馬達驅動(dòng)器功耗對比

　　MAX11835的功耗相對于馬達驅動(dòng)器來(lái)說(shuō)非常低，馬達驅動(dòng)器包括偏振旋轉（ERM）型、線(xiàn)性振蕩驅動(dòng)器（LRA）型和音圈型。

　　基于馬達的驅動(dòng)器通常需要低電壓（1.8V至3V），電流卻相當大。此外，馬達的通、斷特性，尤其是ERM型，不具備理想的模擬觸感所需的反饋信號。

　　表2和圖13給出了驅動(dòng)器的大量測量結果，測試了兩種工作模式，連續工作和脈沖工作。實(shí)際情況通常不是連續工作方式，因為很多觸碰操作非常短暫，即使仿真紋理表面的仿真。

表 2. 馬達驅動(dòng)器的功耗

　圖13. 表2對比的驅動(dòng)器，相關(guān)數據如表2所示

　　圖14顯示了連續工作的功耗。圖中壓電體由幅度為180V、頻率為100Hz的連續正弦波驅動(dòng)。其它驅動(dòng)器由3VDC或2VRMS （LRA 和音圈）驅動(dòng)。

圖14. 各種驅動(dòng)器的連續工作下的功耗

　　圖15顯示了脈沖工作方式下的功耗，圖中驅動(dòng)器由50ms脈沖驅動(dòng)，以此仿真按鍵按壓操作。壓電驅動(dòng)器驅動(dòng)幅度為180V ，其它驅動(dòng)器驅動(dòng)電壓為3VDC或 2VRMS （LRA 和音圈）。

圖15. 各種驅動(dòng)器在脈沖工作方式下的功耗

　　結論

　　從以上討論中可以得出很多結論。顯然，基于多種考量，單層（非多層）壓電驅動(dòng)器是當前更具吸引力的設計方案：

　　成本最低

　　供貨渠道眾多

　　大規模量產(chǎn)

　　提供定制設計

　　可安裝在LCD背面或側面

　　數據顯示，應該對觸覺(jué)反饋電路消耗電源功率進(jìn)行詳細計算，波形幅度、類(lèi)型和持續時(shí)間都會(huì )影響功耗的大小和觸覺(jué)響應。

　　每秒鐘觸碰的次數也會(huì )影響功耗，需要考慮滾動(dòng)或滑動(dòng)操作，還是輕按或緩慢鍵入等，這些因素都會(huì )影響功耗。最后，把測量結果歸一化為每秒鐘進(jìn)行的一次觸碰操作，以便比較。