艾为电子LRA马达的刹车方法及装置专利解密

【嘉德点评】艾为电子深度探究触觉反馈中的马达刹车技术，并实现LRA马达的快速与微调刹车，减少余震与拖尾现象，进一步改善了刹车效果，提高了用户的触觉体验。

集微网消息，随着近些年电竞和游戏直播的火热，带动了游戏耳机、机械键盘等的发展。与此同时，作为一款主打游戏的5G旗舰机，iQOO 3新品联手艾为高压触觉反馈IC产品，直接将不同机械键盘的触觉体验搬上了手机，通过内置的机械键盘模式，从视觉、触觉、听觉等不同维度，最大程度还原机械键盘在文字输入时带来的震撼体验，提供类青轴、类红轴、类茶轴3种机械键盘振动效果。

iQOO 3新品主要利用了触觉反馈技术，通过作用力、振动等一系列动作为使用者再现触感，并根据不同的应用场景，产生不同的触觉体验，让用户和电子产品进行更深入的交互，如在游戏中模拟开枪射击等震动效果，因此在智能手机配置触觉反馈技术已经成为未来智能终端升级的重要方向。在这一技术中，LRA马达是实现触觉反馈技术的核心部件，相比于ERM马达具有响应速度更快、寿命长、震动频率和幅度可控、功耗低等优势。但另一方面，如何在不同的应用环境或不同的震感强度下，实现LRA马达的快速刹车，从而提升用户触觉体验是当前亟待解决的技术问题。

在2019年2月27日，艾为电子就公布了一项名为“一种LRA马达的刹车方法及装置”的发明专利（申请号：201910145865.X），申请人为上海艾为电子技术股份有限公司。此专利主要提供了一种LRA马达的刹车方法及装置，用来在不同的应用环境或不同的震感强度下，实现LRA马达的快速刹车，从而提升用户的触觉体验。

图1 应用场景框架示意图

此专利的应用场景如图所示，包括：LRA马达101、LRA马达控制系统102和LRA马达驱动芯片103，LRA马达控制系统用于获取LRA马达驱动芯片的使能信号和参数，并根据使能信号和参数来控制LRA马达101的刹车过程。而此专利提供的LRA马达的刹车方法，核心应用于LRA马达控制系统中，通过预先设置多个刹车阶段，并在各个刹车阶段与不同的应用环境或震感强度下使用对应的使能信号和参数。

图2 LRA马达的刹车方法示意图

图2展示了LRA马达的刹车方法，设立了三个刹车阶段，分别表示为BRAKE0、BRAKE1、BRAKE2。首先在S201步骤中判断LRA马达的驱动波形播放是否结束，如果判断波形结束则通过步骤S302、S303判断刹车信号和使能信号是否有效，如果有效则进入第一刹车阶段BRAKE0。在S204中根据第一刹车脉冲幅值A0和第一刹车脉冲周期T0对LRA马达进行刹车，当需要控制LRA马达执行刹车动作时，获取LRA马达的BEMF值，并判断LRA马达BEMF值的不过零时长是否超过系统设置时长，以判断是否结束刹车流程。在S206中，判断第一刹车脉冲个数N0是否达到第一系统设置值M0，如果满足条件进入S207并判断刹车和使能信号进入S208第二刹车阶段BRAKE1，同理，进入第三刹车阶段BRAKE2的过程类似。这两个刹车阶段的运算逻辑与第一刹车阶段相同，在不同场景下满足不同条件进行刹车运算。

图3 LRA马达的刹车过程的原理框图

图3展示了LRA马达的刹车原理图，根据刹车脉冲幅值A0和刹车脉冲周期T0对马达刹车。刹车脉冲可以为周期信号通过滤波器后的输出信号，可以由一个正脉冲A0+和一个负脉冲A0-组成，并与BEMF值(反电动势)的方向相反。在第一刹车阶段，刹车脉冲周期T0采用LRA马达驱动芯片预设马达周期，而第一刹车脉冲幅值A0可以预先在寄存器中设定，其设计值通常较大，从而在LRA马达经过第一刹车阶段BRAKE0，使得LRA马达的运行状态满足基本的刹车要求。

图4 LRA马达的BEMF值测试位置示意图

测量BEMF值方式如图4所示，即通过判断BEMF值是否退出过零区域（弦波信号为0的临近区域）。如果BEMF值退出过零区域，在过零区域之后的固定位置设置检测点，以测量当前时刻BEMF值。图4中正弦波信号表示LRA马达的BEMF值的波形，方波表示刹车脉冲，TDRV表示刹车脉冲的周期，ZC_DET表示BEMF值的过零区域。

上海艾为电子深度探究触觉反馈中的马达刹车技术，并实现LRA马达的快速与微调刹车，减少余震与拖尾现象，进一步改善了刹车效果，提高了用户的触觉体验。