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线性马达将成为下一代智能手机的主流选择




今天的智能手机主要采用提示音来给用户提供输入反馈,但随着游戏应用的丰富和用户对使用体验的要求提升,单纯声音反馈已不能满足消费者的 要求,因此一部分智能手机开始采用转子马达来提供振动触觉。但由于转子马达很难做得很薄,因此线性马达开始受到业界的重视。目前30%智能手机已经采用线 性马达,包括苹果。详情请看下文独家报道。

用声音来提供触觉反馈已经越来越不能满足智能手机用户的使用需求,例如,在会议室里发短信时,用户不希望自己的手机发出声音来;在游戏或其它应用情境中, 用户希望按不同的按键时触觉是不同的;等等,不一而足。因此,不少手机制造商开始利用传统的转子马达来提供振动触觉反馈。

更重要的是,对系统而言,微型马达比开提示音消耗的功率更低,而且设计工程师很容易做出多种振动体验来提示用户按了不同键,但提示音就很难做到这一点。

但转子马达有它自身的局限性,如启动慢、刹车慢、以及没有一个方向性的导向,而且更重要的是它没法做得很薄,随着智能手机越做越薄,转子马达已经无法满足 空间尺寸的要求,因此现在现在业界开始关注线性马达(LRA),或称为线性共振传动器,它现在变成大家比较关心和比较注意的下一代产品。

线性马达有一些明显的好处,与转子马达相比,线性马达尺寸小、启动快、刹车快,而且有明显的方向性导向,这使得它能够为今天的智能手机提供更好的用户使用体验,因此线性马达有可能会成为下一代智能手机的主流选择。

TI中国区高性能模拟产品市场开发经理信本伟说:“线性马达取代转子马达是这一两年一定会发生的事情,我个人比较看好线性马达的市场前景,因为线性马达成 本趋近转子马达,而且功耗和尺寸均远优于转子马达。目前20-30%的智能手机制造商都已在采用线性马达方案,包括苹果,国内品牌厂商今年底也将会推出采 用线性马达的智能手机产品。”

                TI中国区高性能模拟产品市场开发经理信本伟
              

图一:TI中国区高性能模拟产品市场开发经理信本伟

线性马达实际上是一个以线性形式运动的弹簧质量块,由于弹簧常量的原因,线性马达必须围绕共振频率在窄带(±2Hz)范围内驱动,振动性能在2Hz处会下降50%,另外,在共振状态下驱动时,电源电流可锐降50%,因此在共振状态下驱动可以大幅节省系统功耗。

但这也是线性马达驱动设计的难点,因为实际上有很多因素会随时影响线性马达的共振频率,例如:制造容差、组件老化、温度、机械安装、器件位置、夹持过紧和安放在桌面上。

也就是说,每一种线性马达在不同应用情境下的共振频率都是不同的,客户每做一个线性马达设计,都要根据每一个线性马达重新去调整共振系统。如果系统能自动跟随共振频率的变化,那么系统就会随时自动处于最佳性能和功耗状态。

信本伟指出:“自动共振跟踪驱动系统有两大优势,一是不管采用什么线性马达,都能保证性能的一致性;二是线性马达的制动只在自动共振跟踪时才能实现,制动可为用户带来更敏锐真切的触觉感受。”

TI业内首款支持自动共振跟踪的LRA商用驱动器的5大卖点

目前TI做出了业内第一款用于控制线性马达、并支持自动共振跟踪的商用触觉驱动器DRV2603,它的尺寸只有2毫米见方,采用QFN封装,可驱动各种线性和转子两种马达,主要针对智能手机、平板电脑、便携式导航仪和便携式游戏控制板。

DRV2603不仅简单易用,而且可提供更强的触觉体验,包括:更加敏锐连贯的触觉性能、支持更大的线性马达容差、支持更真切的触觉体验、以及在各种电源电压范围内支持恒定的振动强度。

信本伟表示:“DRV2603与目前市面上的其它竞争产品相比有5大优势,一是更好的传动器制动性能,二是简化的输入信号发送,三是振动强度提升2倍,四是功耗可降低50%,五是总体解决方案尺寸很小。”


线性马达驱动器DRV2603的五大竞争优势
图二:线性马达驱动器DRV2603的五大竞争优势

他解释道,第一,制动对创建“敏锐”、“真切”的触觉感受和对多动作波形实现“动作分离”(如双击)具有非常重要的意义。第二,DRV2603不需要特定 的输入信号频率,它可以接受从10kHz到250kHz的PWM信号,无需缩放共模输入电压。第三,DRV2603的自动共振跟踪性能保证了在不同情况下 提供连贯振动力量,如市面上的驱动器在手机电池供电情况下一般只能提供1.6--1.8g振动力量,但DRV2603可做到2.46g,这是很不容易做到 的。第四,与TI前一代线性马达驱动器DRV8601相比,DRV2603可节省60%的功耗;第五,DRV2603外围只需一个旁路电容,与同类解决方 案相比,总体尺寸可锐减66%。

DRV2603另外一个值得强调的特性是,在任何电源电压下面都可以保持恒定的振动强度,这是别家所很难做到的。信本伟说:“我们有一些特殊的技术来保证这一性能,但这是技术机密,这里我不方便透露。”

分立式LRA驱动器与PMIC SE振动驱动器的比较分析

DRV2603是一个分立式触觉驱动器,与PMIC SE振动驱动器相比,它具有三大技术优势。

信本伟表示,第一大优势是,DRV2603的差分输出可为LRA制动提供反向驱动,促使LRA快速停止振动,而PMIC SE振动驱动器的单端输出只能在一端驱动电机。第二大优势是,DRV2603可在各种电源电压下提供恒定输出,而PMIC SE振动驱动器使LRA的振动强度随电源电压降低而降低。若电源电压降低过度,电机甚至有可能达不到启动电压。

第三大优势是,DRV2603的安全性更高,它可为LRA的过驱动电压设置100%的占空比,不随电源变化而变化。而对PMIC SE驱动器而言,100%占空比即是电源电压。如果电源电压是5V,可能对电机而言太大,特别是在应用挂起的时候。
   
信本伟总结道:“DRV2603是我们今年的新产品,目前已有样片现货,评估板也已有现货,而且已正式投产,这意味着我们现在已经可以满足客户的批量需求。”

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