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(zhí)行器和驅動器。傳動器產(chǎn)生振動效果離不開觸覺驅動器，觸覺驅動器發(fā)送模擬或數(shù)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(chǎn)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(fā)送高壓電源，使其變形并產(chǎn)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(yōu)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(huán)節(jié)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(chǎn)生較強觸感，但也會產(chǎn)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(chǎn)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。

這種高效驅動器件通過對壓電元件進行優(yōu)化，可利用2.8V至5.5V輸入電源或單節(jié)Li+電池產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(tài)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(xiàn)高驅動電壓，就高壓和高速而言，圣邦微的這個系列是很優(yōu)秀的國產(chǎn)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(xiàn)的，充分發(fā)揮這一優(yōu)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(nèi)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(nèi)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(tǒng)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(jīng)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(shù)系統(tǒng)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(chǎn)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(chǎn)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。