压电传动器 - 触觉反馈技术:给你最真实的触觉感受

压电传动器

准确地说，压电技术并非尖端技术，因为已经存在了几十年的时间，基本上都由一个软片（震动-电压转换器）组成。以前，此技术被用于许多能量采集应用和驱动扬声器中，但现在，它将带来最为复杂、精细的触觉反馈体验。全新的应用把这种成熟的技术引入了一个新的领域。标准压电传动器技术使用一个很薄的长条或者一个圆盘，让它们弯曲然后再反弹回去，通过在两端施加电压形成震动（图 3）。使用薄长条的一种方法是将压电长条端安装至触摸屏，然后再将长条的中心连接至设备壳。之后，把触摸屏装到一个外壳中，这样长条便可以“浮动”，从而让人们可以明显地感觉到屏幕的压电震动。这种体验被称作“局部触觉”。您仍然可以感觉到设备本身的某些震动，但大部分却来自于屏幕。如果不需要屏幕局部震动，则可以使用另一种被称为落入式 （drop-in） 模块的拓扑结构。它与压电传动器类似，但功能性更低一些：震动精密水平不如局部压电触觉高，但可以大大降低设计的复杂性。

图 3 压电触觉传动器通常使用一个薄长条或者平面圆盘，施加电压时形成震动

压电型触觉技术没有任何频率或者振幅限制，设计人员可以达到比使用 LRA 和 ERM 所达不到的波形。尽管您无法感受到按下机械按键时获得的精确触觉反馈，但利用压电型触觉技术以后会让两者之间的感受非常接近。在某个设计中嵌入多个压电模块后，可产生高精度的触觉反馈体验，它可以让触摸屏的局部而非全部区域产生震动。在电容式触摸驱动应用中，每个触摸点（手指）都可以感受到其独有的波响应，而非整个屏幕都震动。

压电型传动器的一个缺点是，大多数系统都要求约 100-200 伏峰值到峰值 （Vp-p） 电压来驱动整个器件。多层压电传动器可以将该系统电压降低至50 Vp-p，但这种多层压电传动器价格昂贵。图 4 从速度和响应时间的角度描述了这种传动器的特点。ERM 和 LRA 的响应时间范围为 30 到 60 毫秒，而压电传动器的响应时间一般小于 2 毫秒！这种属性，让它们拥有比 ERM 和 LRA 高得多的功效。利用压电技术，您可以获得更高的速度，更快速地获得理想震动波形，更快地回到静止状态，并且消耗的能量也更少。

图 4 相比 ERM 和 LRA 技术，压电触觉技术拥有极短的启动时间

同这些传动器一样很“酷”的是，在种类繁多的器件中仅只有一种组件适合于传动器。这种传动器之所以“伟大”，离不开许多其他产品的支持。给传动器最大支持的一个组件便是物理驱动器。市场上有许多这种物理驱动器，但只有少数是专为压电传动器驱动而设计的。

TI 的 DRV8662 是一款具有集成增压转换器的 200-Vp-p 压电触觉驱动器。这种压电驱动器拥有 1.5ms 的快速启动时间，具备多种功能，可用于任何高端压电触觉系统设计。输入电压可以为单端或者差分，并可以使用 3.0-5.5V 电源。由于集成了电源开关和二极管，不再需要变压器。因此，在使用小型封装时，上述规格意味着您可以使用更小的电路板空间，总系统成本更低。压电触觉反馈技术是今天触感解决方案的游戏规则改变者，它可以帮助客户获得最逼真、最意想不到的用户体验。

TI高性能模拟业务部高级副总裁Steve Anderson指出：“逼真的触觉反馈效果可显著提升触摸类消费电子产品的整体用户体验。DRV8662触觉驱动器的高集成度可帮助我们简化设计，将定位振动与频率变化等效果纳入触摸屏输入设备或非触摸屏设备，其中包括移动电话、平板电脑、计算机配件、家用电器以及工业自动化控制台等。”

压电式触觉驱动器DRV8662助力逼真的触觉设计

主要特性与优势

压电式模块可实现快速启动时间（1.5 毫秒）、支持纤薄的外形以及高带宽，从而可实现惯性传动器所无法企及的触觉效果；

可在300 Hz下驱动50至680纳法（nF）的压电式传动器电容，从而可支持各种高分辨率触觉效果，包括针对定位在特定设备区域的反馈以及可根据用户与设备互动交流的方法按频率改变的振动与脉冲等；

无变压器设计与3.0至5.5 V的宽泛电源配合直接电池连接，可缩小解决方案尺寸，降低成本；

热过载保护可避免器件过驱动造成的损坏。