CXHA31130

在当今便携式设备如智能手机、平板电脑和各类触控设备中,触觉反馈技术扮演着越来越重要的角色。CXHA31130是一款专为驱动线性振动马达(LRA)而设计的高性能触觉反馈驱动器芯片,具备自动谐振跟踪、电源电压抑制、低功耗和高集成度等突出特点,广泛应用于移动终端、游戏控制器、可穿戴设备等产品中。

CXHA31130触觉反馈驱动器:高效驱动线性振动马达的完整解决方案

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CXHA31130触觉反馈驱动器:高效驱动线性振动马达的完整解决方案

      在当今便携式设备如智能手机、平板电脑和各类触控设备中,触觉反馈技术扮演着越来越重要的角色。CXHA31130是一款专为驱动线性振动马达(LRA)而设计的高性能触觉反馈驱动器芯片,具备自动谐振跟踪、电源电压抑制、低功耗和高集成度等突出特点,广泛应用于移动终端、游戏控制器、可穿戴设备等产品中。5wL嘉泰姆


一.主要特性与优势

       CXHA31130通过其先进的自动谐振跟踪技术,有效解决了LRA驱动器频带窄、易受环境影响的难题。该芯片能够在10kHz至250kHz的输入PWM频率范围内,自动识别并跟踪LRA的最佳谐振频率(通常在140Hz至220Hz之间),确保振动强度始终保持最优。此外,其内置的制动算法能迅速抑制余振,提供干净、明确的触觉反馈体验。5wL嘉泰姆

       该器件还具备电源电压抑制功能,可在2.7V至5.2V的宽电压范围内稳定工作,无需外接稳压电路,可直接连接电池供电系统。数字输入引脚兼容1.8V和5V逻辑电平,支持0%至100%的PWM占空比调节,使用户能够实现多种复杂的触觉效果,如点击、震动、脉冲等。5wL嘉泰姆

1.1.灵活触控反馈/Vibra驱动程序           5wL嘉泰姆

1.1.1)LRA(线性振动马达)5wL嘉泰姆

1.2.针对LRA的自动谐振跟踪5wL嘉泰姆

1.2.1.无需频率校准5wL嘉泰姆
1.2.2.自动驱动换向5wL嘉泰姆
1.2.3.自动制动算法5wL嘉泰姆
1.2.4.宽输入脉宽调制(PWM)频率范围
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1.3.持续振动强度超过供应范围5wL嘉泰姆
1.4.自动输入电平转换5wL嘉泰姆
1.5.0%到 100%占空比控制范围5wL嘉泰姆
1.6.2.7V至 5.2V的宽电源电压范围5wL嘉泰姆
1.7.1.8V兼容,5V容限数字引脚5wL嘉泰姆
1.8.封装形式:SOT23-6、DFN6LE5wL嘉泰姆
1.9.应用领域:移动电话、平板电脑、支持触控的器件
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二.电气特性与封装

        CXHA31130提供SOT23-6和DFN6LE两种封装形式,具有低静态电流(典型值1.7mA)和极低的关断电流(0.3μA),非常适合电池供电设备。其内部集成过热保护和过流保护机制,能有效防止因短路或过载导致的器件损坏。5wL嘉泰姆

在推荐工作条件下,芯片可驱动8Ω至25Ω的LRA负载,输出差分电压最高可达2.2V RMS,确保强烈的触觉反馈效果。其热阻参数优良,结温范围-40℃至150℃,适应严苛的工作环境。5wL嘉泰姆

2.1.极限工作条件5wL嘉泰姆
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(1)芯片长时间工作在上述极限参数条件下,可能造成器件可靠性降低或永久性损坏,不建5wL嘉泰姆
议实际使用时任何一项参数达到或超过这些极限值。5wL嘉泰姆
(2)所有电压值均相对于系统地测试。
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2.2.推荐工作条件5wL嘉泰姆
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2.3.电气特性5wL嘉泰姆
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2.4.封装5wL嘉泰姆
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三.应用设计建议

      CXHA31130非常适合用于移动电话、平板电脑、触控笔、游戏手柄等设备中。设计时需注意以下几点:5wL嘉泰姆

3.1.驱动器选型:应结合振动强度、功耗、尺寸和成本等因素选择合适的LRA驱动器。5wL嘉泰姆
选择驱动器要参考许多因素,包括成本、形状因子、振动强度、功耗要求、触觉锐度、可靠性和5wL嘉泰姆
可听噪声性能。驱动器的选择是触觉系统最重要的设计考虑之一,因此驱动器应该是第一个在设计系5wL嘉泰姆
统时要考虑的组件。如下可以用来选择所需的最小供电电压。5wL嘉泰姆
      3.1.1、在驱动器数据表中找到额定/最大工作电压;有些驱动器数据表可能只有额定电压列出。5wL嘉泰姆
      3.1.2、使用更大的额定值和最大工作电压加上 250MV 就是最小操作电压。增加 250MV 为内部驱动器损失提5wL嘉泰姆
供了操作余量。5wL嘉泰姆
     3.1.3、检查电源电压,以确保达到预期的输出。还需要根据负载求出最小供电电流。比较电池或电压的驱5wL嘉泰姆
动能力以确保足够的功率来驱动驱动器数据表中的负载。
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3.2.电源设计:芯片可直接连接锂离子或锂聚合物电池,利用其电源抑制特性省去LDO等稳压元件。5wL嘉泰姆
       CXHA31130 支持电源电压从 2.7V 到 5.2V。CXHA31130 可以直接连接到各种类型的电池,包括普通电池,5wL嘉泰姆
如锂离子和锂聚合物。电源抑制特性消除了 CXHA31130 对电池和 VDD 之间的电压调节器的需要。
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3.3.触效果控制:通过PWM信号控制振动强度和模式,建议驱动时间在20ms至50ms之间,制动时设置占空比为0%并保持EN为高电平。用 CXHA31130 发送触觉效果是很简单的。最佳性能通过以下步骤实现。5wL嘉泰姆
      3.3.1)在或接近同一时间,EN 引脚拉高,PWM 输入波形。通常是在瞬时驱动 20 毫秒至 50 毫秒内,驱动器5wL嘉泰姆
产生触觉效果。参考驱动器的规格以获得最佳的过驱动特性。5wL嘉泰姆
      3.3.2)当触觉效果完成时,如果需要制动,将 PWM 占空比设置为 0%,EN 引脚必须保持高。当制动完成5wL嘉泰姆
时,将 EN 引脚设置为低,结束触觉效果。制动 LRA 时,自动共振引擎会自动驱动驱动器零振动,所5wL嘉泰姆
以不会出现明显的反向振动。
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四.参数测量

 

4.1测试设置图

       CXHA31130 的输出波形可连接示波器查看。输出信号包含高频 PWM 组件和引起运动的基本驱动部件。5wL嘉泰姆
为了测量或观察基本驱动元件,必须使用低通滤波器来消除  PWM 分量。数字示波器的数字滤波功能被5wL嘉泰姆
用于其他典型的数字示波器中。建议采用在 1 kHz 和 3.5 kHz 之间的 1 阶低通滤波器。如果没有数字滤5wL嘉泰姆
波的数字示波器,则可使用 1 阶低通 RC 滤波网络代替,如图 2 虚线框。注意不要使用太低的滤波器阻5wL嘉泰姆
抗。这会干扰驱动器动作的反电动势并破坏自动共振功能的运作。
4.2.功能说明
4.2.1)用于恒定振动强度的电源电压抑制与 PWM 输入逻辑电平
       CXHA31130  具有电源反馈,因此不需要外部电源调节。如果电源电压随着时间的推移(例如,由于电5wL嘉泰姆
池放电消耗),只要有足够的电源电压来维持所需的输出电压,振动强度将保持不变。CXHA31130  可以直5wL嘉泰姆
接连接到电池。只要 PWM 端口输入电压满足 VIH 和 VIL 电平,即使数字电平不同,振动强度也会保持不5wL嘉泰姆
变。
4.2.2)过温和过流保护防护
       CXHA31130  芯片过温保护时将关闭设备,以防止内部过热,典型的超温阈值请参阅电气规格表。同时5wL嘉泰姆
还具有过电流保护,用于防止短路条件下的损坏,这个过流保护监控电流来自  VDD,GND,OUT+和5wL嘉泰姆
OUT-。典型过流阈值请参阅电气规格表。5wL嘉泰姆
       4.2.3)边缘率控制5wL嘉泰姆
      CXHA31130 输出驱动器实现了边缘速率控制(Erc)。这确保了输出驱动器的上升和下降特性不释放可5wL嘉泰姆
能干扰移动和便携式平台中的其他电路的辐射电平。由于 ErC,不需要任何输出滤波器或电感。5wL嘉泰姆
      4.2.4.)自动谐振跟踪的范围5wL嘉泰姆
      线性振动马达或称 LRAs,仅在其谐振频率下有效振动。LRAs 具有高精度频率响应特性,偏离响应5wL嘉泰姆
频率 2至 3赫兹时,振动性能急剧下降。许多因素会引起驱动器谐振频率的变化或漂移,例如温度、老5wL嘉泰姆
化、LRA 安装的产品质量以及便携式产品中它被固定的方式。此外,当驱动器被驱动到其最大允许电5wL嘉泰姆
压时,由于机械压缩,许多 LRAs 将在频率上移动几赫兹。所有这些因素都是实时的。跟踪自谐振算法5wL嘉泰姆
在驱动 LRA 时至关重要,以达到一致的、优化的性能。CXHA31130 自谐振驱动器实时跟踪 LRA 的共振频5wL嘉泰姆
率。如果谐振频率在某个因素的波形中间移动,驱动器将跟踪它的周期。自动共振引擎通过不断监测5wL嘉泰姆
LRA 的反电动势来实现这一点。CXHA31130 的频率跟踪范围的为 140 Hz 至 220 Hz。5wL嘉泰姆
4.3.应用信息
4.3.1)应用简介5wL嘉泰姆
       CXHA31130芯片用于驱动触觉反馈的 LRA电机。LRA驱动器可用于许多触觉反馈应用,包括振动报警、
用于触摸表面或屏幕通信的高级振动、按钮替换和触觉反馈。5wL嘉泰姆
CXHA31130输出采用 PWM输入控制。PWM的占空比决定了输出波形的振幅。通过改变占空比,可以创建5wL嘉泰姆
高级触觉模式和程序,例如点击,颠簸,脉冲,斜坡等等。100%输入占空比提供了最强的振动强度,5wL嘉泰姆
0%到 50%的输入占空比振动强度为 0。自动共振检测算法负责物理层信号和线性振动马达所需的整流。5wL嘉泰姆
CXHA31130  由一个简单的反馈回路实现了闭环操作。如果反电动势反馈告诉装置振动输入占空比相对低5wL嘉泰姆
了,CXHA31130 将增加振动强度。如果反电动势反馈告诉设备相输入占空比的振动太高,CXHA31130 自动强制5wL嘉泰姆
执行制动算法。0%到 50%的输入占空比时,芯片将始终强制制动直到 LRA 不再振动。
        精确的满量程输出电压取决于 LRA本身的物理结构。一些 LRA设备在最强振动期间给予少量反电动5wL嘉泰姆
势,而其他  LRA 装置给予更大的反电动势。标称满量程输出值是  2.2 VRMS,但它通常可以+/- 10%变5wL嘉泰姆
化,这取决于执行机构的物理设计。50%~100%输入占空比时,输出电压可以近似由以下公式计算:
      由于 CXHA31130 包括恒定的输出驱动电源电压和可调节的输出 PWM 占空比,所以无论供电电压如何变5wL嘉泰姆
化,上述公式都是正确的。5wL嘉泰姆
如果 PWM端口不可用,则 CXHA31130  的 PWM引脚可以用 GPIO控制;此时,CXHA31130将只作为一个开关。5wL嘉泰姆
在 LRA模式下,当 GPIO为高时,输出为 100%,当 GPIO为低时,驱动程序会自动制动使电机停止振动。
 

结语

       CXHA31130以其高集成度、低功耗、强驱动能力和良好的兼容性,成为现代便携设备中实现高质量触觉反馈的理想选择。其自动谐振跟踪和智能制动算法显著提升了用户体验,而宽电压支持和多种保护机制则确保了系统的可靠性与稳定性。无论是消费电子还是工业触控设备,CXHA31130都能提供卓越的振动驱动解决方案。5wL嘉泰姆


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