CN107979791A - 一种用于触控面板的集成振动与声音结构 - Google Patents

一种用于触控面板的集成振动与声音结构 Download PDF

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曾达
李小龙
张超
杨全义
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Abstract

本发明涉及触控面板技术领域，尤其涉及一种用于触控面板的集成振动与声音结构，包括语音IC、功放IC、电源管理芯片、促动器以及触控面板；所述促动器与所述触控面板的面盖硬接触；所述电源管理芯片与所述功放IC电性连接，为所述功放IC提供工作电压；所述语音IC、功放IC和促动器依次电性连接；所述语音IC输出模拟信号至所述功放IC，所述功放IC将所述模拟信号差分放大后输出至所述促动器，所述促动器振动的频率与幅值根据输入的模拟信号的频率与幅值发生变化。本发明的发明目的在于提供一种用于触控面板的集成振动与声音结构，采用本发明提供的技术方案解决了现有同时具备发声和振动反馈的触控面板系统成本高以及振动反馈效果差的技术问题。

Description

一种用于触控面板的集成振动与声音结构
技术领域
本发明涉及触控面板技术领域，尤其涉及一种用于触控面板的集成振动与声音结构。
背景技术
目前越来越多的汽车空调控制器采用触摸按键进行操作，这样汽车空调控制器更能体现出现代感和科技感，然而随之带来一些问题，目前较多客户希望触控面板同时有和弦声音和振动反馈的要求，所以很多产品会同时带有单独的喇叭发出和弦声音模块以及振动马达模块。
和弦声音和振动都是单独的系统工作，工作原理如图1所示，声音模块：单独使用语音IC(芯片)输出模拟信号DAC给到功放IC将信号放大，并差分输出给到喇叭Speaker，从而发出悦耳的和弦音；振动模块：单独使用马达驱动IC，并需要系统MCU一路I2C总线资源与马达驱动IC通讯，并控制马达振动。
目前此方案需要的元器件有大功率电源管理芯片LDO、功放IC、语音IC、喇叭、马达驱动IC、振动马达以及外加1路I2C通讯口，元器件数量多，整个系统成本高；目前市面上最小车规级喇叭在直径30mm左右，对于空调产品来说，所占面积大；声音模块及振动模块两者所需总功率大，总电流大，所需LDO输出的电流大，两者同时最大峰值电流近300mA，对LDO要求高，常规LDO最大输出电流在100mA-200mA；振动马达只能接收单一频率的方波进行振动；振动马达反应速率慢，最快为50ms，容易出现手指触摸拿开后，感受不到振动。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种用于触控面板的集成振动与声音结构，采用本发明提供的技术方案解决了现有同时具备发声和振动反馈的触控面板系统成本高以及振动反馈效果差的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于触控面板的集成振动与声音结构，包括语音IC、功放IC、电源管理芯片、促动器以及触控面板；所述促动器与所述触控面板的面盖硬接触；所述电源管理芯片与所述功放IC电性连接，为所述功放IC提供工作电压；所述语音IC、功放IC和促动器依次电性连接；所述语音IC输出模拟信号至所述功放IC，所述功放IC将所述模拟信号差分放大后输出至所述促动器，所述促动器振动的频率与幅值根据输入的模拟信号的频率与幅值发生变化。
优选的，所述电源管理芯片为LDO芯片；所述LDO芯片的电源IN端的输入电压为5V，电源OUT端的输出电压为3.3V。
优选的，所述LDO芯片的电源IN端和电源OUT端均通过电容接地。
优选的，所述功放IC的电源VCC端接入所述LDO芯片的电源OUT端，输入IN端接入语音IC的输出端，输出OUT端接入促动器。
优选的，所述促动器的工作电压为3.3V，最大工作电流值为70mA。
由上可见，采用本发明提供的技术方案能够达到以下有益效果：本发明提供的技术方案采用促动器与触控面板硬接触，促动器根据输入模拟信号实现相应频率和幅值的振动，无需使用喇叭即可发出声音。只需要小功率的LDO，成本大大降低；节省了喇叭占用空间；利用整个触摸面盖振动发出声音，声音听起来较均衡；促动器振动反应速度快，不会出现感受不到振动的情况发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有触控面板声音结构电路连接框图；
图2为本发明实施例电路连接框图；
图3为本发明实施例LDO芯片电路连接图；
图4为本发明实施例功放IC电路连接图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前同时有和弦声音和振动反馈要求的触控面板，均采用喇叭和振动马达结合的设计方案，该设计方案不仅元器件数量多、成本高，而且所占体积大；所需总电流较大；振动马达振动方式单一且反应速率慢。
为了解决上述技术问题，本实施例提供一种用于触控面板的集成振动与声音结构，其电路结构参见图2-4。本实施例以用于触控面板上的集成振动与声音结构为例作详细说明。
从本发明中可以看出，为了实现触控面板上的发声以及振动反馈，发声源和振动源抵靠于触控面板上，以达到触控面板发声以及振动反馈的效果。当然，如果将本发明的集成振动与声音结构推广扩展应用到其他的产品上，那么将本发明中的促动器的安装位置作出相应的调整即可，并不限定于本发明附图中以触控面板举例的设计方案。
为了更好说明该用于触控面板上的集成振动与声音结构的工作原理及成本优势，下面针对图1的喇叭以及振动马达电路进行优化说明：在图1中，使用了5V的LDO芯片，马达驱动IC以及喇叭speaker；请参见图2，本实施例中提供的集成振动与声音结构，只需要增加体积较小的促动器以及3.3V的LDO芯片即可，而节省了马达驱动IC以及喇叭speaker。
进一步参见图2，本发明提供的用于触控面板上的集成振动与声音结构，包括语音IC10、功放IC20、电源管理芯片、促动器40以及触控面板。其中促动器40与触控面板的面盖硬接触。
电路连接框图中，电源管理芯片与功放IC20电性连接，为功放IC20提供工作电压；语音IC10、功放IC20和促动器40依次电性连接。语音IC10输出模拟信号至功放IC20，功放IC20将模拟信号差分放大后输出至促动器40，促动器40振动的频率与幅值根据输入的模拟信号的频率与幅值发生变化。
其中促动器40为TDA111C05促动器40，工作电压为3.3V，最大工作电流值为70mA。由于此促动器40特殊的振动原理：根据输出信号的变化，内部通过线圈形成磁场，从而推动磁铁的振动，此振动方式与喇叭的发生原理基本一致。故运用此特殊性，将此促动器40安装在触摸面板的面盖上，需要硬接触，利用由于输入信号为模拟信号的情况，促动器40的振动会带动空调触摸面盖发生频率和幅值变化的振动，从而使周围空气振动发出悦耳的和弦音。
本发明中采用促动器40代替现有的声音设计方案，采用促动器40与触控面板硬接触，促动器40根据输入模拟信号实现相应频率和幅值的振动，利用原功放IC20、语音IC10就可形成无喇叭却带和弦声音、带振动的方案，不需要单独使用喇叭Speaker，对于空调控制器的这种小尺寸产品来说，减少了一颗目前最小直径30mm的车规级喇叭，节省了空间；相比之前从固定一个喇叭位置发出声音，此方案是利用整个触摸面盖振动发出声音，声音听起来较均衡，避免像其他振动马达单一的频率、幅值振动而产生的噪声；促动器40振动反应时间小于10ms，而人类触摸按键最快速度大于10ms，不会出现感受不到振动的情况发生。
请参见图3，为了适应上述工作电压的促动器，在本实施例提供的技术方案中，电源管理芯片为LDO30芯片。LDO30芯片的电源IN端的输入电压为5V，电源OUT端的输出电压为3.3V。LDO30芯片的电源IN端和电源OUT端均通过电容接地。
请参见图4，功放IC的电源VCC端接入LDO30芯片的电源OUT端，输入IN端接入语音IC的输出端，输出OUT端接入促动器。
在工作过程中，运用语音IC输出的模拟信号DAC给到功放IC，差分放大后输出给到TDA111C05促动器振动，由于促动器为3V3供电，故电源方案需要更换为3V3输出的LDO30，VCC为5V，通过LDO30输出3V3电压，最大输出200mA。3V3给到功放IC供电，用于放大模拟信号DAC，并输出给到TDA111C05促动器，图中Amp_EN为使能脚，控制功放U1开启与关闭，Sound_DAC为语音IC输出的模拟信号。
本实施例提供的技术方案与现有方案相比，节省1颗喇叭，1颗马达驱动IC，一路I2C总线资源，并只需要小功率的LDO，大大降低了成本。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于触控面板的集成振动与声音结构，其特征在于：包括语音IC、功放IC、电源管理芯片、促动器以及触控面板；所述促动器与所述触控面板的面盖硬接触；所述电源管理芯片与所述功放IC电性连接，为所述功放IC提供工作电压；所述语音IC、功放IC和促动器依次电性连接；所述语音IC输出模拟信号至所述功放IC，所述功放IC将所述模拟信号差分放大后输出至所述促动器，所述促动器振动的频率与幅值根据输入的模拟信号的频率与幅值发生变化。
2.根据权利要求1所述的一种用于触控面板的集成振动与声音结构，其特征在于：所述电源管理芯片为LDO芯片；所述LDO芯片的电源IN端的输入电压为5V，电源OUT端的输出电压为3.3V。
3.根据权利要求2所述的一种用于触控面板的集成振动与声音结构，其特征在于：所述LDO芯片的电源IN端和电源OUT端均通过电容接地。
4.根据权利要求3所述的一种用于触控面板的集成振动与声音结构，其特征在于：所述功放IC的电源VCC端接入所述LDO芯片的电源OUT端，输入IN端接入语音IC的输出端，输出OUT端接入促动器。
5.根据权利要求4所述的一种用于触控面板的集成振动与声音结构，其特征在于：所述促动器的工作电压为3.3V，最大工作电流值为70mA。
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