随着移动设备、可穿戴设备和交互式触控产品的普及,触觉反馈技术已成为提升用户体验的关键技术之一。无论是手机振动提醒、游戏手柄的力反馈,还是触摸屏的模拟按键触感,都离不开高效、可靠的触觉驱动器。CXHA31129正是一款专为驱动偏心转子马达(ERM)而设计的高性能触觉反馈驱动芯片,具备低延迟、高效率和宽电压工作范围等突出特点,广泛应用于智能手机、平板电脑、触控笔及其他便携设备中。

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[ CXHA31129 ]
引言:触觉反馈技术的重要性与CXHA31129的定位
随着移动设备、可穿戴设备和交互式触控产品的普及,触觉反馈技术已成为提升用户体验的关键技术之一。无论是手机振动提醒、游戏手柄的力反馈,还是触摸屏的模拟按键触感,都离不开高效、可靠的触觉驱动器。CXHA31129正是一款专为驱动偏心转子马达(ERM)而设计的高性能触觉反馈驱动芯片,具备低延迟、高效率和宽电压工作范围等突出特点,广泛应用于智能手机、平板电脑、触控笔及其他便携设备中。
一、CXHA31129核心特性概述
CXHA31129是一款集成度高、外接元件少的触觉驱动解决方案。其主要特点包括:
1.1.自动输入电平转换:无需外接电平转换电路,即可兼容1.8V至5V的数字PWM信号,确保在不同I/O电平下输出稳定性。
1.2.电源电压抑制功能:即使在电池电压逐渐下降的情况下,也能保持恒定的振动强度,无需外接稳压器,可直接连接电池。
1.3.宽电压工作范围:支持2.7V至5.2V的电源电压,适用于多种电池类型,如锂离子、锂聚合物等。
1.4.全占空比控制:支持0%至100%的PWM占空比调节,可实现正向、反向旋转及制动控制,满足复杂触觉模式需求。
1.5.低功耗与高驱动能力:静态电流低至1.7mA,驱动能力强,可直接驱动8Ω至20Ω的ERM马达。
1.6.封装小巧:提供SOT23-6和DFN6两种封装形式,占用PCB面积小,适合空间受限的设计。
二、电气特性与性能参数
CXHA31129在推荐工作条件下表现出色:
2.1.工作电压:2.7V - 5.2V
2.2.PWM频率范围:10kHz - 250kHz
2.3.输出差分电压:最高3.3V(驱动20Ω负载)
2.4.热阻性能优异:结到环境热阻θja为153.7°C/W,结到顶热阻θjc(top)为86°C/W
2.5.ESD保护:HBM ±2kV,MM ±500V,具备良好的抗静电能力
此外,芯片还具备过温保护和过流保护功能,能在异常情况下自动关断输出,保护系统和马达不受损坏。
2.6.极限工作条件
(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,不建议实际使用时
任何一项参数达到或超过这些极限值。
(2)所有电压值均相对于系统地测试。
2.7.电气特性
三、功能详解与应用设计
3.1. 电源电压抑制与振动强度稳定
CXHA31129通过内部电源反馈机制,实现振动强度不随电池电压变化而波动。这意味着即使电池电量下降,用户体验依然一致。
3.2. 边缘速率控制(ERC)
输出驱动器具备边缘速率控制功能,有效抑制电磁干扰(EMI),无需外接滤波器或电感,简化系统设计。
3.3. ERM马达驱动与制动
ERM马达通常为直流电机,其转速与电压成正比。CXHA31129通过差分输出实现正反转控制,并支持过驱动和反向制动,快速启停马达,避免振动拖尾现象。
3.4. PWM控制与GPIO兼容
若系统无PWM输出,也可通过GPIO控制芯片:高电平时输出正向最大强度,低电平时输出反向最大强度,实现开关式控制。
四、典型应用电路设计
CXHA31129的应用电路极为简洁,仅需一个电源去耦电容即可工作。以下是典型ERM驱动电路示意图:
处理器 → PWM/EN → CXHA31129 → ERM马达
│
└── Cvdd(去耦电容)
设计时需注意:
电源电压应在2.7V–5.2V之间;
负载阻抗建议在8Ω–20Ω;
PWM频率建议设置在20kHz左右,以避开人耳可听范围。
五、封装与机械规格

CXHA31129提供两种封装:
5.1.SOT23-6:适合传统贴片工艺,易于焊接与检测;
5.2.DFN6:体积更小,热性能更优,适合高密度布线设计。
封装尺寸详见数据手册中的机械图纸,建议在PCB布局时注意散热与信号完整性。
六、参数测量:
6.1.测试设置图:CXHA31129 的输出波形可连接示波器查看。
6.2.功能说明
CXHA31129 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
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。CXHA31129 可以直
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
变。
6.2.2)过温和过流保护防护
CXHA31129 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
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
OUT-。典型过流阈值请参阅电气规格表。
6.2.3)边缘率控制
CXHA31129 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
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。
6.2.4)偏心转子马达(ERM)
偏心转子马达或称 ERMs,通常是直流控制的杆状或硬币状电机。根据其两端的电压极性,可以沿
顺时针方向或逆时针方向驱动 ERM。在一个单一的供电系统中,双向驱动是可能的,差分输出能够提
供和吸收电流。这一特性有助于消除在触觉反馈系统中不需要的长振动尾。
驱动直流电动机的另一种常用方法是过驱动电压的概念。为了克服电机质量的惯性,它们通常在过
短时间内被过度驱动,然后回到电机的额定电压以维持电机的旋转。反向过驱通过反转驱动线圈的磁
场来快速制动 ERM 电机。
CXHA31129芯片用于驱动触觉反馈的ERM电机。ERM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。
CXHA31129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
高级触觉模式和程序,例如点击,颠簸,脉冲,斜坡等等。
如果PWM端口不可用,则CXHA31129 的PWM引脚可以用GPIO控制;此时,CXHA31129将只作为一个开关。当 GPIO 为高时,输出为 100%;当 GPIO 为低时,输出为-100%(相反方向)。
CXHA31129 芯片提供是一款紧凑,低成本的 ERM 电机驱动解决方案的。大多数竞争解决方案需要用于偏置或电平移动外部组件,但 CXHA31129只需要一个去耦电容器,总的近似电路尺寸为 2 毫米×2 毫米。这个小的解决方案具有电平转换输入,制动微分输出、过压恒定驱动强度、边缘速率控制,以及宽输
入 PWM 频率范围等特性。
CXHA31129 采用简单的控制方案。100%输入占空比提供最大强度正向旋转,50%输入占空比不提供旋转强度,0%占空比提供最大强度反向旋转。在 ERMs 系统中,使用电机速度进行反向旋转,以实现电机
制动。在不同的时间内,接不同占空比,输出端会产生触觉马达控制信号,以精确地驱动电机。

时,在输出端看到的差动电压是 3.3V,当驱动 10ΩERM 时,输出电压约为 3 V。图中输出电压和输入占
空比的函数关系式见下公式。


下图是 ERM 应用配置。

6.3.3)详细的设计步骤
6.3.3.1)驱动器选择
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
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
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。
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。
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
供了操作余量。
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
动能力以确保足够的功率来驱动驱动器数据表中的负载。
6.3.3.2)电源选择
CXHA31129 支持电源电压从 2.7V 到 5.2V。CXHA31129 可以直接连接到各种类型的电池,包括普通电池,如锂离子和锂聚合物。电源抑制特性消除了 CXHA31129对电池和 VDD 之间的电压调节器的需要。
6.3.3.3)发送触觉效果
用 CXHA31129发送触觉效果是很简单的。最佳性能通过以下步骤实现。
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
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。
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
时,将 EN 引脚设置为低,结束触觉效果。制动 ERM 时,用户应注意不要将驱动器制动太长,否则可
能产生反向旋转。
七、总结:CXHA31129的市场优势与应用前景
CXHA31129以其高集成度、低外部元件需求、优异的电源抑制能力和宽电压适应性,成为触觉反馈驱动市场的理想选择。尤其适合对功耗、体积和成本有严格要求的便携设备设计。
未来,随着AR/VR、智能家居、车载交互等场景对触觉反馈需求的提升,CXHA31129及其后续产品将继续发挥重要作用,推动触觉技术向更高效、更智能的方向发展。
八.相关产品
传感器 | |||||
型号 | 检测方法 | 检测距离 | 输出配置 | 驱动方式 | 备注 |
CXHA31125 | 遮光型 沟槽型 | 5mm(槽宽) | 遮光指示灯亮可通过端口L接(+)选择透光时指示灯亮 | NPN | 光电传感器 |
CXHA31125A | 遮光型 沟槽型 | 5mm(槽宽) | 遮光指示灯亮可通过端口L接(+)选择透光时指示灯亮 | NPN | 光电传感器 |
CXHA31125B | 遮光型 沟槽型 | 5mm(槽宽) | 遮光指示灯亮可通过端口L接(+)选择透光时指示灯亮 | NPN | 光电传感器 |
型号 | 工作电压 | 端口耐压 | PWM周期 | 封装形式 | |
CXHA31126 | 2.4V-5V | 6V | 6.13ms | SOT23-5 | 振动传感器 |
CXHA31127 | 2.4V-5V | 6V | 4.87ms | SOT23-5 | 振动传感器 |
CXHA31128 | 2.8V-9.5V | - | - | SOP8/SOT23-6 | 振动传感器 |
CXHA31129 | 2.7V-5.2V | - | 占空比可调 | SOT23-6/DFN6H | 振动传感器 |
CXHA31130 | 2.7V-5.2V | - | 频率可调 | SOT23-6/DFN6H | 振动传感器 |
CXHA31131 | 2.7V-5.2V | - | I2C控制 | MSOP10/SSOP10/QFN3*3 | 振动传感器 |
型号 | 工作电压 | 接口数 | 驱动按键数 | 封装形式 | |
CXHA31132 | 2.2V-5.5V | 2、4 | 8 | SOP16 | 触摸传感器 |
CXHA31132S | 2.2V-5.5V | 2 | 8(支持滑条功能) | SOP16 | 触摸传感器 |
CXHA31133 | 2.2V-5.5V | 2 | 8 | SOP16 | 触摸传感器 |
CXHA31134 | 2.8V-3.6V | 4 | 28 | QFN40 | 触摸传感器 |
CXHA31135 | 2.8V-3.6V | 4 | 36 | QFN48 | 触摸传感器 |
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