CN1748353A - 线性振动激励器的闭环控制 - Google Patents

Abstract

一种线性振动激励器的闭环控制方法，该线性振动激励器线性地振动并且通过用PWM控制方法驱动的开关元件向该线性振动激励器提供电能，该方法包括：检测线性振动激励器中发生的反电动势的顶峰或峰值点(B_c，B_p)(S14)。将检测到的顶峰或峰值点(B_c，B_p)与参考值(B_cr，B_pr)比较，并且调节应用到开关元件的PWM工作时间(α)和将线性振动激励器的工作频率控制到谐振频率(S16至S19)，从而总是将反电动势的顶峰或峰值点(B_c，B_p)保持恒定。

Description

线性振动激励器的闭环控制

技术领域

本发明涉及借助微控制器的线性振动激励器的闭环控制技术。

背景技术

最近，线性振动激励器(LVA)正应用于蜂窝电话中产生振动，作为输入呼叫的告警器。图19中示出了LVA的截面图。LVA 100包括磁体101，配重103，和携带磁体101和配重103的谐振弹簧105。从图19可以知道，LVA具有垂直(上下)运动，而不是水平的运动，使它非常适合于在蜂窝电话中使用。当LVA以预定的谐振频率(f_r)操作在开环中时，LVA中产生振动。LVA的谐振频率(f_r)由下式给出，

$f_r=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{k}{m}}---\left(1\right)$

其中，m是配重103的质量，k是弹簧105的弹性常数。振动的灵敏度取决于LVA的行程长度。通常，大多数LVA被设计在135Hz至170Hz之间的谐振频率(f_r)范围内，并且振动的灵敏度保持在90dB至110dB。在现有技术中，LVA由具有50％的工作时间(ON-duty)的晶体管在开环中驱动，并且用1.4V的电源操作。图20中示出了带有一个自由振荡非稳态多谐振荡器的LVA的基本驱动电路。通过一个简单的模拟和数字电路，或通过微控制器的软件，可以实现具有50％的工作时间和变化的频率的非稳态多谐振荡器。LVA的谐振频率(f_r)一般在+/-8Hz之间变化，并且受公式(1)中的参数k和m的影响。如果LVA总是以不变的预定谐振频率(f_r)循环，那么在实际操作过程中，LVA的行程长度，即，振动的灵敏度，随谐振频率的变化而降低。由于晶体管的脉宽调制(PWM)工作时间总是保持在恒定的50％，从而电池电荷消耗较快，所以这种开关控制策略的另一个缺点是LVA的高能耗。

本发明的目的是要借助于微控制器，通过在晶体管的断开周期中感测反电动势(emf)，在闭环中操作LVA，以便自动地跟踪LVA的谐振频率(f_r)。

发明内容

根据本发明的第一方面，一种控制线性振动激励器的装置包括：开关元件，用于交替地接通和断开以间歇地向线性振动激励器提供电能；驱动电路，用于以PWM控制方法驱动开关元件；接口电路，用于在开关元件的断开周期中检测线性振动激励器的反电动势，接口电路连接在开关元件和线性振动激励器的连接点与控制器的AD输入端之间；和控制器，用于根据接口电路的反电动势检测结果来控制驱动电路，从而能够以谐振频率驱动开关元件。

根据本发明的第二方面，一种线性振动激励器的闭环控制方法，该线性振动激励器线性振动并且通过以PWM控制方法驱动的开关元件向线性振动激励器提供电能，该方法包括步骤，检测线性振动激励器中发生的反电动势的顶值或峰值点(B_c，B_p)，将检测的顶值或峰值点(B_c，B_p)与参考值(B_cr，B_pr)比较，和调节诸如应用于开关元件的PWM工作时间(α)和线性振动激励器的工作频率(f_r)之类的参数中的至少一个，以使反电动势的顶峰或峰值点(B_c，B_p)为恒定。

根据本发明的第三方面，一种线性振动激励器的闭环控制方法，该线性振动激励器线性振动和通过以PWM控制方法驱动的开关元件向线性振动激励器提供电能，该方法包括：检测发生在线性振动激励器中的反电动势的负斜率区中的过零点(Z₁)，根据反电动势的负斜率区中两个连续过零点(Z₁)之间的周期计算线性振动激励器的工作频率，以计算的工作频率驱动开关元件，在从检测到反电动势的过零点(Z₁)并且由此根据计算的工作频率更新了接通延迟(t_ond)使得PWM工作时间(α)位于两个过零点(Z₀)和(Z₁)的中心之后的时刻过去了接通延迟(t_ond)之后接通开关元件，和在感测到emf峰值或顶峰点(B_p，B_c)并且将它与参考反emf峰值或顶峰点(B_pr，B_cr)比较之后连续地调节PWM工作时间(α)。

根据本发明的第四方面，一种线性振动激励器的闭环控制方法，该线性振动激励器线性振动并且通过以PWM控制方法驱动的开关元件向线性振动激励器提供电能，该方法包括：检测线性振动激励器中发生的正斜率区中的过零点(Z₀)和负斜率区中的过零点(Z₁)，根据正斜率区中的过零点(Z₀)估计断开延迟(t_offd)，断开延迟(t_offd)是PWM工作脉冲断开时刻与检测到正斜率区中的过零点(Z₀)时刻之间的时间间隔，改变接通延迟(t_ond)使得接通延迟(t_ond)实际上等于断开延迟(t_offd)，驱动开关元件以便在检测到负斜率区中的过零点(Z₁)之后过去了接通延迟(t_ond)时接通开关元件，和在感测到反emf峰值或顶峰点(B_p或B_c)并且将其与参考反emf峰值或顶峰点(B_pr或B_cr)比较之后连续地调节PWM工作时间(α)。

根据本发明的第五方面，一种线性振动激励器的闭环控制方法，该线性振动激励器线性振动并且通过以PWM控制方法驱动的开关元件向该线性振动激励器提供电能，该方法包括：检测线性振动激励器中发生的反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)，定义从检测到反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)的时刻起的接通延迟(t_ond)，根据反电动势的两个连续峰值或顶峰点(B_p或B_c)之间的周期计算线性振动激励器的工作频率，和在检测到反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)之后过去了接通延迟(t_ond)后接通开关元件时，利用计算的工作频率驱动开关元件，。

根据本发明的第六方面，一种线性振动激励器的闭环控制方法，该线性振动激励器线性振动并且通过以PWM控制方法驱动的开关元件向该线性振动激励器提供电能，该方法包括：检测线性振动激励器中发生的反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)，根据检测的反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)定义接通延迟(t_ond)和断开延迟(t_offd)，断开延迟(t_offd)是PWM工作脉冲的断开时刻与对应于反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)的时刻之间的时间间隔，改变接通延迟(t_ond)使得接通延迟(t_ond)实际上等于断开延迟(t_offd)，和驱动开关元件以便在检测到反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)之后过去了接通延迟(t_ond)时接通开关元件。

附图说明

图1示出了根据本发明的、包括用于LVA的闭环控制的第一接口电路的第一驱动电路；

图2示出了在第一驱动电路的微控制器的A/D输入端的LVA的反emf以及PWM脉冲的波形；

图3A示出了根据本发明的、包括用于LVA的闭环控制的第二接口电路的第二驱动电路；

图3B示出了根据本发明的、包括用于LVA的闭环控制的第三接口电路的第三驱动电路；

图4示出了在第二接口电路的微控制器的A/D输入端的LVA的反emf以及PWM脉冲的波形；

图5示出了根据本发明的LVA的控制方法的第一算法的流程图；

图6示出了在第一算法的微控制器的A/D输入端的LVA的反emf以及PWM脉冲的波形；

图7示出了根据本发明的LVA的控制方法的第二算法的流程图；

图8示出了在第二算法的微控制器的A/D输入端的LVA的反emf以及PWM脉冲的波形；

图9示出了根据本发明的LVA的控制方法的第三算法的流程图；

图10示出了在第三算法的微控制器的A/D输入端的LVA的反emf以及PWM脉冲的波形；

图11A和11B示出了根据本发明的LVA的控制方法的第四算法的流程图；

图12示出了在第五算法的微控制器的A/D输入端的LVA的反emf以及PWM脉冲的波形；

图13A至13C示出了根据本发明的LVA的控制方法的第五算法的流程图；

图14示出了在第六或第七算法的微控制器的A/D输入端的LVA的反emf以及PWM脉冲的波形；

图15A和15B示出了根据本发明的LVA的控制方法的第六算法的流程图；

图16A和16B示出了根据本发明的LVA的控制方法的第七算法的流程图；

图17示出了包括振动器的蜂窝电话，该振动器包含根据本发明的LVA和驱动LVA的驱动电路；

图18A和18B示出了包括振动器的游戏控制器，该振动器包含根据本发明的LVA和驱动LVA的驱动电路；

图18C示出了包括振动器的按摩带，该振动器包含根据本发明的LVA和驱动LVA的驱动电路；

图19示出了线性振动激励器(LVA)的剖视图；和

图20示出了LVA的惯用开环驱动电路。

具体实施方式

以下参考附图说明本发明的优选实施例。

1.硬件配置

图1示出了根据本发明的线性振动激励器(LVA)的驱动电路的一个示例。在闭环控制中驱动LVA 11的驱动电路包括驱动晶体管QN1，检测LVA 11的反电动势(emf)的接口电路20a，控制驱动晶体管QN1的工作的微控制器30，和根据来自微控制器30的控制信号驱动晶体管QN1的开关驱动器40。

LVA 11优选地工作在从1.4V至4.2V的电源电压范围。

接口电路20a包括在驱动晶体管QN1的集电极与微控制器30的A/D输入端之间的运算放大器21。接口电路20a还包括一个包括电阻器R2和R3的电阻分压电路，和一个包括电阻器R4和R5的电阻分压电路。从微控制器30的输出端口驱动晶体管QN1。运算放大器21起到电平移位器的作用，和通过包括电阻器R4和R5的电阻分压电路决定过零电平。调节运算放大器21的增益以获得准确的A/D感测。在图2中示出了微控制器30的A/D输入端看到的带有过零电平的LVA 11的倒置反emf。

LVA 11的闭环操作可以通过以后说明的不同算法来执行。所有这些算法都需要从过零电平定义的反emf顶峰点(B_c)的大小的感测。也需要负和正反emf斜率区中分别发生过零点(Z₀)和(Z₁)的时刻的信息，以便总是在谐振频率(f_r)下操作LVA 11。

图3A示出了包括检测LVA 11的反emf的第二接口电路的驱动电路的另一个示例。第二接口电路20b包括钳位二极管D1和D2，和包括电阻器R和电容器C并且连接在驱动晶体管QN1的集电极与微控制器30的A/D输出端之间的滤波电路。图4中示出了微控制器30的A/D输入端看到LVA11的反emf。过零电平是由激励器11的电源电压V_m决定的。

图3B示出了包括第三接口电路的驱动电路的另一个示例，其中一个由R1和R2构成的电阻分压器网络被添加到图3A中所示的配置中。第三接口电路20c中的这种电阻分压器网络可以将反emf的大小转换成微控制器30的兼容A/D感测电平。

利用具有图3A或3B中所示的接口电路的驱动电路，可以利用下述的各种不同算法执行LVA11的闭环操作。在这种情况下，所有这些算法需要从过零电平定义的反emf峰值点(B_p)的大小的感测。同样，为了使LVA总是工作在谐振率(f_r)，也需要正和负反emf斜率区中分别发生过零点(Z₀)和(Z₁)的时间的信息。

通过上述接口电路检测的倒置反emf顶峰点(B_c)或反emf峰值点(B_p)的大小与LVA的振动的行程长度或灵敏度成正比。因此，执行LVA11的闭环操作以保持反emf顶峰点(B_c)或反emf峰值点(B_p)的大小恒定，和使PWM工作时间处于两个过零点(Z₀)和(Z₁)的中间，如图2和4中所示。这样自动地确保了LVA 11总是工作在具有最小的PWM工作时间的谐振频率(f_r)，因而也确保了能量的有效操作。

2.控制方法

以下说明对于包括第二接口电路20b的驱动电路的LVA的控制方法的一些实施例。但是，以下的实施例对于包括带有必要的修改的第一或第三接口电路的驱动电路也是有效的。

根据以下的控制方法，通过在晶体管断开周期中感测其反电动势(emf)，使LVA工作在闭环控制下，以便自动地跟踪工作谐振频率(f_r)。因此，在闭环控制过程中，不管电池电压如何变化或如何施加外部阻尼力，LVA的行程长度或振动灵敏度总是恒定的。在市场上可以买到的蜂窝电话等中使用微控制器大大地支持了闭环控制的实现。利用微控制器内的A/D转换器可以容易地感测反emf。因此，可以实现控制技术而无需很大的额外成本。

LVA优选在较高的电池电压(2.9V至4.2V)和较低接通时间(10％至15％)下，以谐振频率工作，从而提供与在较低电池电压(1.2V至1.6V)和较高接通时间(40％至50％)下工作时相等的行程长度，即，振动的灵敏度。在这两种情况下流过LVA的平均电流都是相同的，使得LVA在较高电池电压下操作时具有更高的能量效率。

2.1控制方法的第一实施例

以下说明LVA 11的控制方法的第一算法，在第一算法中PWM工作时间根据检测的LVA 11的反emf阶梯式地改变，而LVA 11的工作频率是恒定的。

第一算法具有以下的显著特征。

(i)LVA总是工作在预定的恒定谐振频率(f_rc)。

(ii)在启动时的初始PWM工作时间(α)也是预定的。

(iii)这些参数(f_rc和α)依赖于LVA特性、适当的参考反emf峰值点(B_pr)、和要求的启动响应。应当注意，参数(f_rc和α)和其它参数预先存储在控制装置的数据存储设备中，例如，微控制器的ROM(或硬盘)中。

(iV)LVA从第一循环就处于闭环操作之下，和连续地感测反emf峰值点(B_p)的大小，并且与参考反emf峰值点(B_pr)的值比较。如果B_p与B_pr之间的误差超过预定的容许值(δ)，那么利用等于(Δα)的PWM工作时间的很小百分比阶梯式地改变PWM工作时间(α)，直到反emf峰值点(B_p)再次接近参考值(B_pr)，使得振动的灵敏度不变。为了使闭环控制更为可靠，给LVA 11定义PWM工作时间的上限(α_max)和下限(α_min)。高度依赖系统设计的Δα的值可以始终保持恒定，或可以相对于B_p与B_pr之间的误差大小成比例地改变。

以下参考图5详细说明第一算法。应当注意，以下的程序是由微控制器30执行的。

当控制装置的启动开关接通时(S11)，从控制装置的数据存储设备中读取数个参数的值(S12)。根据已初始化的PWM工作时间，设置PWM工作脉冲(S13)。利用接口电路在每个PWM空闲周期检测反emf峰值B_p(S14)。将检测的反emf峰值B_p与参考反emf峰值B_pr之间的误差与容错δ比较(S15)。

如果检测的反emf峰值B_p与参考反emf峰值B_pr之间的误差(|B_p-B_pr|)在容错δ之内(S15)，那么不改变工作时间α的百分比(S16)。如果误差(|B_p-B_pr|)超过容错δ(S15)，那么改变工作时间α的百分比。即，如果B_p＞B_pr(S17)，那么将工作时间α减小预定的值Δα，否则将其增加预定的值Δα(S19)。然后，微控制器30指令开关驱动器以得到的工作时间α驱动晶体管QN1。

重复上述过程(S13至S19)，同时将启动开关保持在接通(S20)。当启动开关断开时，PWM工作脉冲的输出终止(S21)。

图6示出了当上述控制方法应用于图3A中所示的装置时LVA 11的反emf的波形。从图6可以看到，将工作时间α的百分比改变预定的值Δα，以便保持反emf峰值B_p恒定(＝B_pr)。

2.2控制方法的第二实施例

以下说明LVA 11的控制方法的第二算法，在第二算法中，LVA11的工作频率根据检测的LVA 11的反emf阶梯式地改变，而PWM工作时间是恒定的。

参考图7，如下说明LVA 11的控制方法的第二算法的显著特征。

(i)LVA11总是工作在预定的固定PWM工作时间(α_c)。在接通开关之后，首先读取固定PWM工作时间(α_c)以及其它参数(S32)。

(ii)启动过程中LVA的工作频率等于预定的谐振频率(f_r)。

(iii)参数(α_c和f_r)依赖于LVA特性，适当的参考反emf峰值点(B_pr)，和所需的启动响应。

(iv)LVA从第一循环就处于闭环操作下，并且连续地感测反emf峰值点(B_p)的大小(S34)，和将反emf峰值点(B_p)与参考反emf峰值点(B_pr)比较(S35)。如果(B_p)与(B_pr)之间的误差超过预定的容许值(δ)，那么用谐振频率的等于(Δf)的很小的百分比阶梯式地改变工作频率(S37至S39)，直到反emf峰值点(B_p)再次接近参考值(B_pr)，使得振动的灵敏度不变。如果(B_p)与(B_pr)之间的误差在容错δ内，那么不改变工作频率f_r的百分比(S36)。重复进行上述过程(S33至S39)，同时保持启动开关接通(S40)。

为了使闭环控制更可靠，为LVA定义谐振频率的上限(f_rmax)和下限(f_rmin)。高度依赖系统设计的(Δf)的值可以始终保持恒定，或可以相对于(B_p)与(B_pr)之间的误差的大小成比例地改变。

图8示出了第二算法下的LVA的反emf的波形。从图8可以看到，将工作频率f_r改变了预定值(Δf)，以便使反emf峰值B_p保持恒定。

2.3控制方法的第三实施例

以下参考显示了第三算法的流程的图9说明LVA 11的控制方法的第三算法。

参考图9，与第一和第二算法不同，PWM工作时间(α)和谐振频率(f_r)同时改变(S58，S59)，以便使反emf峰值点(B_p)总是跟随参考反emf峰值点(B_pr)。这两个参数的同时改变也确保了PWM工作时间总是位于过零点(Z₀)和(Z₁)之间的中心。

2.4控制方法的第四实施例

以下说明LVA 11的控制方法的第四算法，在第四算法中，首先在预定的循环数(N)中执行开环操作，然后执行闭环操作。在闭环操作中，设置一个接通延迟(t_ond)以便使PWM工作时间脉冲能够处于反emf的负斜率中的过零点Z₁与反emf的正斜率中的过零点Z₀之间的间隔的中央。接通延迟(t_ond)是从反emf的负斜率中过零点Z₁到PWM工作时间脉冲的开始的时间间隔。

参考图11A和11B，如下说明第四算法的显著特征。

(i)LVA 11在开环操作中以预定的初始PWM工作时间(α)启动。从图11A和11B中所示的流程中可以看到，开环或闭环操作模式都是根据循环的数量(N)确定的(S75，S84)。

(ii)在感测到反emf的负斜率区中的过零点(Z₁)之后驱动晶体管QN1总是接通(S73)，并且提供如图10中所示的接通延迟(t_ond)(S84，S86)。接通延迟间接地控制LVA 11的工作频率。

(iii)在开环操作期间，启动PWM工作时间(α)和初始接通延迟(t_ond)保持恒定(S78)。这两个参数的值取决于LVA特性，适当的参考反emf峰值点(B_pr)，和要求的启动响应。在几个初始循环等于(N)后，LVA进入闭环操作(S75，S84)。

(iv)在闭环操作期间，连续地感测反emf峰值点(B_p)的大小(S76)，并且与参考反emf峰值点(B_pr)的值比较(S77)。如果(B_p)与(B_pr)之间的误差超过预定的容许值(δ)(S77)，那么利用等于Δα的PWM工作时间的很小的百分比阶梯式地改变PWM工作时间(S79，S80，S81)，直到反emf峰值点(B_p)再次接近参考值(B_pr)(S77)。因此，振动的灵敏度不改变。为了使闭环控制更为可靠，给LVA 11定义PWM工作时间(α)的上限(α_max)和下限(α_min)(参考S80，81)。高度依赖系统设计的Δα的值可以始终保持恒定，或相对于误差(|B_pr-B_pr|)的大小成比例地改变。

(v)在闭环操作期间，通过检测两个连续过零点(Z₁)之间时间周期计算LVA 11的工作频率(S82，S83)。相对于工作频率连续地更新接通延迟(S85)，以便使PWM工作时间总是在两个过零点(Z₀)和(Z₁)的中央。这样间接地确保了LVA工作在谐振频率(f_r)。闭环操作中的接通延迟t_ond是通过公式(T_r/4-α/2)得到的，其中T_r等于1/f_r。当从负斜率中的反emf的过零点Z₁经过了接通延迟t_ond的一个周期时，驱动晶体管QN1接通。在本实施例中，接通延迟t_ond的周期是由累加时钟的计数器t_count测量的。

2.5控制方法的第五实施例

以下说明LVA 11的控制方法的第五算法。前面提到的第四算法的显著特征(i)至(iv)对于第五算法也是一样的。第四和第五算法之间的主要差别在于，在闭环操作期间感测反emf的正斜率区中的另一个过零点(Z₀)，以在线估计断开延迟(t_offd)和使接通延迟(t_ond)等于断开延迟(t_offd)，如图12中所示。

参考图13A至13C详细说明如下的第五算法的显著特征。

(i)在闭环操作中，通过累计从PWM脉冲断开的时刻到检测到反emf过零点(Z₀)的时刻的时钟，估计或记录断开延迟(t_offd)(S106，S109)。

(ii)如果设置的接通延迟(t_ond)与估计的断开延迟(t_offd)之间的误差超过预定的容许值(ε)(S118)，那么用等于(Δt)的小周期阶梯式地改变接通延迟(t_ond)(S120，S122)，以便其再次近似等于断开延迟(t_offd)。如果差值不超过容许值(ε)，那么不改变接通延迟(t_ond)(S119)。高度依赖系统设计的(Δt)的值可以始终保持不变，或可以相对于(t_ond)与(t_offd)之间的误差的大小成比例地改变。这种算法直接地确保了PWM 工作时间总是在两个零交叉(Z₀)和(Z₁)的中央，因此，使得LVA工作在谐振频率(f_r)。

当在检测到过零点(Z₁)之后经过了接通延迟(t_ond)的一个周期的时，产生一个PWM脉冲输出(S124至S126)。

2.6控制方法的第六实施例

以下说明LVA 11的控制方法的第六算法例。第六算法的特征基本上与第四算法相同。在第六算法中，接通延迟(t_ond)是根据反emf峰值点(B_p)定义的。

图15A和15B中示出了第六算法的流程图。如流程图中所示，在第六算法中，不感测过零点(Z₁)。LVA 11的工作频率是通过记录两个连续的反emf峰值点(B_p)之间的时间周期计算的(S151)。接通延迟(t_ond)是相对于谐振频率f_r从反emf峰值点(B_p)定义的(S152)，如图14中所示。应当注意，接通延迟(t_ond)可以通过(T_r/4-α/2)定义。

2.7控制方法的第七实施例

以下说明LVA 11的控制方法的第七算法。第七算法的特征与第五算法基本相同。在第七算法中，不感测过零点(Z₀)和(Z₁)，并且如图14中所示，从反emf峰值点(B_p)定义接通延迟(t_ond)和断开延迟(t_offd)。图16A和16B中示出了第七算法的流程图。

如流程图中所示，断开延迟(t_offd)是通过反emf峰值点(B_p)的检测时间得知的。也就是说，断开延迟(t_offd)是通过对从PWM脉冲的结束时刻到检测到反emf峰值点(B_p)的时刻的时钟进行计数而得知的(S175至S178)。使得接通延迟(t_ond)等于断开延迟(t_offd)(S180至S184)。

3.工业和商业可用性

由于振动的灵敏度总是保持恒定，所以上述LVA的闭环控制可用于在蜂窝电话、游戏控制器、按摩带等中产生振动。所有这些系统中都具有微控制器，有助于实现LVA的闭环控制，而不增加任何成本。

图17示出了将LVA用于蜂窝电话的示例。蜂窝电话70包括电路板，电路板上的振动器74包括以A或B指示的方向振动的LVA和作为以上述控制方法驱动LVA的微控制器的驱动电路75。当蜂窝电话接收到输入呼叫信号时，驱动电路75驱动振动器74中的LVA。

图18A和18B示出了LVA在根据使用者的操作向主游戏机发送控制信号，和接收来自主游戏机的控制信号的游戏控制器中的应用的示例。游戏控制器80具有控制按钮82和控制垫片83，并且还包含各包括一个LVA和一个作为以上述控制方法驱动LVA的驱动电路85的振动器84。驱动电路85根据来自主游戏机的控制信号驱动每个振动器84中的LVA。

图18C示出了LVA应用到按摩带的示例。按摩带90带有开关按钮91，振动电平调节按钮92，LVA 94，和以通过调节按钮92设置的振动电平驱动LVA 94的驱动电路95。作用在人的手、头、或腿部的典型频率的振动可以改善血液循环，并且可以帮助保持正常的血压。因此，具有不同谐振频率和闭环控制的LVA可以用于诸如连接到手或头或腿部的按摩带之类的应用。

尽管结合特定实施例说明了本发明是，但是本领域技术人员应当理解，可以有许多其它修改、改进、和应用。因此，本发明不受这里披露的实施例的限制，而是仅受所附权利要求的范围的限制。

Claims (16)

1.一种用于控制线性振动激励器的装置，包括：

开关元件，用于交替地接通和断开以便间歇地向线性振动激励器提供电能；

驱动电路，用于以脉宽调制控制方法驱动开关元件；

接口电路，用于在开关元件的断开周期期间检测线性振动激励器的反电动势，所述接口电路连接在开关元件与线性振动激励器的连接点和控制器的AD输入端之间；和

控制器，用于根据接口电路的反向电动势检测结果控制驱动电路，从而在谐振频率驱动开关元件。

2.根据权利要求1所述的装置，其中接口电路包括具有运算放大器的电平移位电路。

3.根据权利要求1所述的装置，其中接口电路包括箝位二极管和滤波电路。

4.根据权利要求3所述的装置，其中接口电路进一步包括在所述连接点和箝位二极管之间的电阻分压器网络。

5.根据权利要求1所述的装置，其中控制器控制驱动电路，以使反电动势的顶峰或峰值点的大小保持恒定，并且使脉宽调制工作时间处于反电动势的连续过零点的中央的位置。

6.一种线性振动激励器的闭环控制方法，该线性振动激励器线性地振动并且通过以脉宽调制控制方法驱动开关元件向线性振动激励器提供能量，该方法包括：

检测线性振动激励器中发生的反电动势的顶峰或峰值点(B_c，B_p)；

将检测的反电动势的顶峰或峰值点(B_c，B_p)与参考值(B_cr，B_pr)比较；和

调节诸如应用到开关元件的脉宽调制工作时间(α)和线性振动激励器的工作频率(f_r)之类的参数中的至少一个，以使反电动势的顶峰或峰值点(B_c，B_p)恒定。

7.根据权利要求6所述的闭环控制方法，其中控制包括在保持工作频率恒定的同时调节脉宽调制工作时间。

8.根据权利要求6所述的闭环控制方法，其中控制包括在保持脉宽调制工作时间恒定的同时调节工作频率。

9.根据权利要求6所述的闭环控制方法，其中控制包括调节脉宽调制工作时间和工作频率二者。

10.一种线性振动激励器的闭环控制方法，该线性振动激励器线性地振动并且通过以脉宽调制控制方法驱动开关元件向线性振动激励器提供能量，该方法包括：

检测线性振动激励器中发生的反电动势的负斜率区中的过零点(Z₁)；

根据反电动势的负斜率区中的两个连续过零点(Z₁)之间的周期，计算线性振动激励器的工作频率；和

用计算的工作频率驱动开关元件，在从检测到反电动势的过零点(Z₁)并由此根据计算的频率更新接通延迟(t_ond)以便使脉宽调制工作时间(α)位于两个连续过零点(Z₀)和(Z₁)的中央之后的时刻经过了接通延迟(t_ond)之后接通开关元件，和在感测到反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)并且将其与反电动势的参考峰值或顶峰点(B_pr或B_cr)的值比较之后连续地调节脉宽调制工作时间(α)。

11.一种线性振动激励器的闭环控制方法，该线性振动激励器线性地振动并且通过以脉宽调制控制方法驱动开关元件向线性振动激励器提供能量，该方法包括：

检测线性振动激励器中发生的反电动势的正斜率区中的过零点(Z₀)和负斜率区中的过零点(Z₁)；

根据正斜率区中的过零点(Z₀)估计断开延迟(t_offd)，断开延迟(t_offd)是脉宽调制工作脉冲的断开时刻与检测到正斜率区中的过零点(Z₀)的时刻之间的时间间隔；

改变接通延迟(t_ond)以便使接通延迟(t_ond)实际上等于断开延迟(t_offd)；和

驱动开关元件以便在检测到负斜率区中的过零点(Z₁)之后经过了接通延迟(t_ond)时将其接通，和在感测到反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)并且将其与反电动势的参考峰值或顶峰点(B_pr或B_cr)的值比较之后，连续地调节脉宽调制工作时间(α)。

12.一种线性振动激励器的闭环控制方法，该线性振动激励器线性地振动并且通过以脉宽调制控制方法驱动开关元件向线性振动激励器提供能量，该方法包括：

检测线性振动激励器中发生的反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)；

根据检测到的反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)定义接通延迟(t_ond)；

根据反电动势的两个连续峰值或顶峰(B_p或B_c)之间的周期，计算线性振动激励器的工作频率；和

利用计算的工作频率驱动开关元件，在检测到反电动势的峰值或顶峰(B_p或B_c)之后过去了接通延迟(t_ond)时接通开关元件。

13.一种线性振动激励器的闭环控制方法，该线性振动激励器线性地振动并且通过以脉宽调制控制方法驱动开关元件向线性振动激励器提供能量，该方法包括：

检测线性振动激励器中发生的反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)；

根据检测到的反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)定义接通延迟(t_ond)和断开延迟(t_offd)，断开延迟(t_offd)是脉宽调制工作脉冲的断开时刻与对应于反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)的时刻之间的时间间隔；

改变接通延迟(t_ond)以使接通延迟(t_ond)实际上等于断开延迟(t_offd)；和

驱动开关元件以便在检测到反电动势的峰值或顶峰点(B_p或B_c)之后过去了接通延迟(t_ond)时接通开关元件。

14.一种蜂窝电话，包括线性振动激励器和以根据权利要求6至13中的任何一项所述的控制方法控制线性振动激励器的控制电路。

15.一种游戏控制器，包括线性振动激励器和以根据权利要求6至13中的任何一项所述的控制方法控制线性振动激励器的控制电路。

16.一种连接到人体的按摩带，包括线性振动激励器和以根据权利要求6至13中的任何一项所述的控制方法控制线性振动激励器的控制电路。

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