基于壓電馬達的觸覺響應(yīng)解決方案

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

　　圖11所示波形連續(xù)工作。功耗隨著占空比的降低而線性下降。在機械負載（半阻塞作用力）和空載壓電驅(qū)動器的壓電體數(shù)據(jù)間沒有顯著的區(qū)別。

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

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

　　圖12中，效率隨著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(qū)動器功耗對比

　　MAX11835的功耗相對于馬達驅(qū)動器來說非常低，馬達驅(qū)動器包括偏振旋轉(zhuǎn)（ERM）型、線性振蕩驅(qū)動器（LRA）型和音圈型。

　　基于馬達的驅(qū)動器通常需要低電壓（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(qū)動器的大量測量結(jié)果，測試了兩種工作模式，連續(xù)工作和脈沖工作。實際情況通常不是連續(xù)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(qū)動器的功耗

　圖13. 表2對比的驅(qū)動器，相關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示

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

圖14. 各種驅(qū)動器的連續(xù)工作下的功耗

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

圖15. 各種驅(qū)動器在脈沖工作方式下的功耗

　　結(jié)論

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

　　成本最低

　　供貨渠道眾多

　　大規(guī)模量產(chǎn)

　　提供定制設(shè)計

　　可安裝在LCD背面或側(cè)面

　　數(shù)據(jù)顯示，應(yīng)該對觸覺反饋電路消耗電源功率進行詳細計算，波形幅度、類型和持續(xù)時間都會影響功耗的大小和觸覺響應(yīng)。

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