智能触觉驱动器提供多样化的反馈效果

随着越来越多的 OEM 设计从按钮或开关界面转向触觉反馈，对高级触觉技术的需求不断增长，这些技术可以提供一种更简单的方法来创建从智能手机到汽车的各种应用的“虚拟”按钮。 Cirrus Logic Inc. 相信，通过用于驱动高性能线性谐振执行器 (LRA) 和音圈电机 (VCM) 的新型 CS40L25 触觉驱动器解决方案，它可以应对这一挑战。

CS40L25 器件集成了高性能触觉驱动器、数字信号处理器 (DSP) 和升压转换器。可编程 DSP 以低延迟运行实时算法，并为更多触觉效果提供更大的内存——在 RAM 中存储 50 多个可编程波形。超低功耗（<20μA 睡眠模式）CS40L25 设备还支持持续监听触觉触发。

H 类数字升压转换器提供 85% 的整体效率升压和高达 11 V 的可编程升压电压。其他特性包括高带宽数字控制环路、2 MHz 开关频率和脉冲跳跃模式，可在低功耗期间提高效率静态操作。

Cirrus Logic 的 CS40L25 增强型触觉解决方案集成了高性能触觉驱动器、数字信号处理器和驱动器电压升压转换器，可为移动、汽车、PC、可穿戴设备和游戏等各种应用提供增强的用户体验/VR。

利用其低功耗、低延迟和混合信号处理技术，Cirrus Logic 的全新增强型触觉驱动器系列旨在实现更丰富的沉浸式用户体验。新设备提供多种变体，以满足各种应用，包括移动/便携式设备、PC/笔记本电脑和汽车。

Cirrus Logic 的产品营销经理 Shahram Tadayon 表示：“触觉技术实际上每天掌握在数十亿人手中。 “几年前，手机制造商开始移除 Home 键，取而代之的是一个虚拟键，它提供了漂亮、时尚、无按钮的设计，还有很好的锐利点击。

“从那以后，越来越多的手机制造商移除了那个按钮并添加了虚拟按钮，”他补充道。 “除了手机的虚拟按钮之外，触觉已经超越了可穿戴设备、PC 触控板和汽车触摸屏。这些都是从简单的点击开始的，但在接下来的几年里，你将开始看到越来越多的手势融入触觉。”

完整的解决方案

Cirrus Logic 通过提供包含硬件、固件和工具的完整触觉驱动程序解决方案来区分其解决方案。 Tadayon 说，与许多其他解决方案相比，该解决方案的独特之处在于，Cirrus Logic 不仅结合了硬件（驱动执行器），而且还结合了 DSP 算法。 “通常，您会发现执行器的驱动程序不提供算法和不同的固件。

“我们还提供工具，让客户能够快速提供他们自己的触觉感受，”他说。 “我们让他们可以轻松地使用工具、硬件和软件修改触觉，所以我们真的为他们提供了一个完整的包。”

Tadayon 说，波形创建工具不仅仅是单击虚拟按钮，还提供滚动或缩放缩放等效果。他补充说，该解决方案可以使用几乎任何 LRA 或 VCM 类型的执行器重新创建任何熟悉的按钮。

触觉波形包括虚拟按钮点击、滚动、传感器效果、触觉碰撞、高保真警报和相机点击。还包括铃声生成器。

Tadayon 说，有很多工程可以用来制作大脑将其视为按钮的触觉效果。他说，出色的触觉解决方案需要升压转换器、闭环系统和低延迟，从而为各种触觉反馈响应启用定制波形，从而提供清晰而强烈的感觉，以提供更好的用户体验。

该解决方案的超低延迟（对于 GPI 触发<5 ms）提供对触觉电机的实时控制，为用户提供更即时的感觉或响应，而闭环算法以“更清晰”的效果最大化 LRA 和简化调整。

“触觉是由执行器产生的，通常是一个快速来回移动的 LRA，”Tadayon 说。 “对于触觉驱动器 IC 来说，重要的是要有足够的电压来快速驱动它以获得强烈的响应。许多应用（例如手机和可穿戴设备）都具有低电压电池，因此该技术必须具有升压转换器来驱动更高的电压，从而产生强烈、尖锐的感觉。”

他补充说，通过具有高达 11 V 的升压电压，它可以非常快速地提升该执行器并使其具有快速、清脆的感觉。 “但同样重要的是能够阻止执行器快速移动，为此，我们有一个闭环算法。所以我们一直在监控执行器的位置，我们可以让它很快停止，这就是它给人一种敏锐的感觉。”

Tadayon 说，设计最重要的方面是具有敏锐和强烈的感觉，这要归功于该公司的先进技术和闭环算法。这意味着尽可能快地停止 LRA，这可以通过 DSP 和闭环算法实现，而且需要在 25 毫秒内快速发生，他说。

“从你按下屏幕到你的手指感受到触觉，如果在 25 毫秒内，感觉就像真正的按钮点击，”他说。 “因此，拥有如此快的延迟非常重要。一旦您开始超过 50 毫秒，您的大脑就会知道有些事情不太对劲。这不像是一个真正的按钮。”

Cirrus Logic 的芯片设计为在 4 ms 内做出反应，Tadayon 将其归因于存储在内存中的波形和增强的驱动器。

此外，该触觉解决方案无需让微控制器完成所有繁重的工作，这会占用时间并影响延迟，而是可以在 RAM 中存储 50 种不同且可自定义的波形（效果），这要归功于“大量的内部存储器”。

Cirrus Logic 开发了多种变体来满足不同的产品应用。其中包括采用 30 球 WLCSP 封装的 CS40L25-CWZR 和 CS40L25B-CWZR IC，适用于移动和便携式应用，现已批量发货。采用 32 引脚 QFN 产品的商用级 CS40L25B-CNZR 可满足 PC/笔记本电脑和其他一般市场应用的需求，而采用具有可润湿侧翼的 32 引脚 QFN 封装的汽车级 CS40L25B-DNZ AEC-Q100 则专为信息娱乐应用而设计例如触摸按钮和触摸屏。商用级和汽车级设备均提供样品。

“在接下来的几年里，越来越多的用户将体验到更丰富的电子产品体验，”Tadayon 说。该公司的路线图包括引入集成力感应技术以及触觉和算法，以减少尺寸、功耗和延迟。

>> 本文最初发表于我们的姊妹网站电子产品。