在上一期的觸覺反饋中，我們介紹到了目前主流觸覺反饋設計中常用的執行器和驅動器。傳動器產生振動效果離不開觸覺驅動器，觸覺驅動器發送模擬或數字輸入信號，然后驅動器放大信號或從構件中調用波形，并輸出到傳動器以產生振動效果。 作為一種新興技術，壓電驅動器透過壓電驅動器的致動器材料發送高壓電源，使其變形并產生觸覺反饋，擁有極短的啟停響應時間和更高的效率。驅動器性能足夠優秀才能帶來更好的觸覺反饋，壓電式驅動更短的響應時間增強了人機交互的“互動感”，并增強了對于機械設備、智能終端的操控。

壓電式高效驅動

在響應速度上，相比LRA，ERM驅動，壓電式驅動的響應速度有極大領先，通常壓電式驅動響應速度僅在1-2ms左右，遠快過其他驅動。其實對于觸覺反饋來說，觸覺反饋環節里我們首先關注的是人的觸感，再是效率。超過幾百兆赫茲的振動不但不能提供很好的觸覺反饋，反而消耗不必要的功率。周期超過幾毫秒的振動可以產生較強觸感，但也會產生額外的噪音。 典型的壓電觸覺驅動器復雜且耗電，并不高效，大量功率消耗在驅動壓電的AB類放大器和產生高壓電源的升壓轉換器中。這里我們可以看一下Maxim（ADI）的驅動方案，其中升壓轉換器既是高壓源，又是驅動電容性壓電元件的放大器，吸收交流電流。升壓轉換器電感電流在為正時為壓電電容充電。當它為負時，能量返回輸入電容。

（高效壓電驅動，Maxim） 這種高效驅動器件通過對壓電元件進行優化，可利用2.8V至5.5V輸入電源或單節Li+電池產生幅值高達110VPK-PK的單端觸覺波形。除了與開關損耗和MOSFET 晶體管的有限RDS(ON)相關的損耗外，幾乎不會產生任何損耗。整個高效的壓電驅動可以帶來良好的觸摸感受。

高速壓電驅動

高速的壓電驅動芯片，我們可以看一看國產廠商圣邦微的高速壓電驅動芯片，其電路設計很獨特，可以提供超高速驅動，能夠將2A的峰值電流傳遞到高電容負載中。在控制上也比較靈活，可以同時控制兩路信號輸入。匹配的上升和下降延遲時間提高了速度和驅動能力—這些匹配的延遲可保持輸入至輸出脈沖寬度的完整性，以減少定時誤差和時鐘偏移問題。動態開關損耗則通過非重疊驅動技術得以最小化。高速壓電驅動芯片集成升壓DCDC來實現高驅動電壓，就高壓和高速而言，圣邦微的這個系列是很優秀的國產選擇。

壓電驅動強大的高清觸覺反饋

高清的觸覺反饋是其他觸覺反饋技術不能實現的，充分發揮這一優勢也相當依賴于驅動的高性能。想要觸覺反饋更清晰、更精準，那必須在響應上做到幾乎瞬時。為了使器件的觸覺反饋更快，有些廠商會在器件內置一個波形存儲器，用于以最小的延遲保存并讀取波形，同時內置一個高級波形合成器，以最少的存儲空間構建復雜觸覺波形。這種硬件加速的方式將大大減少整個觸覺系統的工作量。 再看啟動時間，基于壓電技術的響應時間相比其他技術其實已經足夠快了。眾多壓電驅動廠商在響應時間縮短到極限之后，開始向更快的啟動時間瞄準。Boréas的CapDrive技術能夠將啟動時間壓縮至0.3ms，是上述提到的Maxim（ADI）壓電驅動啟動時間的一半，這種延遲在大多數系統中都足夠低了。

小結

如何選擇合適的壓電驅動，首先要確定壓電致動器所需要的電壓。一般來說較大的壓電致動器需要較高的電壓才能產生良好的觸覺反饋。重量輕、空間較小、電源受限的移動設備不需要最強大的壓電驅動來產生觸覺反饋，這類應用更看重低功耗和小尺寸。但是對于空間和動力不是主要限制的應用則恰好相反，觸覺反饋必須足夠強大，更快的響應時間與更大的觸覺效果才是這類應用需要的。

審核編輯 ：李倩