CXHA31131高性能LRA触觉反馈驱动器，支持自动谐振跟踪与低功耗设计

CXHA31131 通过其先进的自动谐振跟踪技术，有效解决了LRA驱动器在狭窄频带内工作的挑战。传统LRA元件仅在谐振频率附近（通常为±2.5Hz）才能实现最佳振动效果，频率偏移会显著降低触感体验。CXHA31131 能够实时检测并跟踪LRA的最佳谐振频率，确保输出始终处于最优状态。此外，芯片还集成了智能制动算法，可有效抑制振铃现象，提供干净、明确的触觉反馈。该器件还具备电源电压抑制功能，无需外部稳压电路，即可在宽电压范围（2.7V–5.2V）内提供稳定的振动强度，使其非常适合直接连接电池供电系统。

       在现代便携式电子设备中，如智能手机、平板电脑和各类触控设备，触觉反馈技术已成为提升用户体验的关键组成部分。CXHA31131 是一款专为驱动线性振动马达（LRA）而设计的高性能触觉反馈驱动器芯片，具备自动谐振跟踪、高效率、低延迟和强大的驱动能力，广泛适用于移动设备中的精密振动反馈场景。

一.产品概述

CXHA31131 通过其先进的自动谐振跟踪技术，有效解决了LRA驱动器在狭窄频带内工作的挑战。传统LRA元件仅在谐振频率附近（通常为±2.5Hz）才能实现最佳振动效果，频率偏移会显著降低触感体验。CXHA31131 能够实时检测并跟踪LRA的最佳谐振频率，确保输出始终处于最优状态。此外，芯片还集成了智能制动算法，可有效抑制振铃现象，提供干净、明确的触觉反馈。

该器件还具备电源电压抑制功能，无需外部稳压电路，即可在宽电压范围（2.7V–5.2V）内提供稳定的振动强度，使其非常适合直接连接电池供电系统。

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二.主要特性

2.1.自动谐振跟踪：无需手动频率校准，自动适应LRA谐振点,自动驱动换向,自动制动算法。

2.2.内置多种振动效果：提供44种预置振动模式，涵盖从“猛力触击”到“柔和噪声”等多种场景。

2.3.宽电压工作范围：2.7V–5.2V，兼容锂离子和锂聚合物电池。

2.4.I2C通信接口：标准I2C通讯方式,标准数字控制接口，方便与主控MCU连接。

2.5.低功耗设计：休眠电流低至10μA，适合电池供电设备。

2.6.过温与过流保护：内置多重保护机制，提升系统可靠性。
2.7.应用领域：移动电话、平板电脑、支持触控的器件

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三.电气特性与性能参数

3.1.CXHA31131 在推荐工作条件下表现出色：

3.1.1)电源电压：2.7V - 5.2V

3.1.2)负载阻抗：8Ω（推荐）

3.1.3)谐振跟踪频率范围：140Hz - 220Hz

3.1.4)差分输出电压：2.2 VRMS（满载条件下）

3.1.5)工作温度：-40℃ 至 85℃

其热阻参数优良，结到环境热阻（Rθja）为153.7°C/W，具备良好的散热性能。

3.2.极限工作条件

          3.2.1)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。
          3.2.2)所有电压值均相对于系统地测试。
3.3.电气特性

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四.应用设计建议

4.1. 典型应用电路

    CXHA31131 的典型应用电路简洁高效。通过I2C接口与主处理器通信，SCL和SDA线建议接入10kΩ上拉电阻，必要时可添加100pF滤波电容以抑制干扰。电源引脚（VDD）与地（GND）之间应并联100nF和10μF电容，并尽量靠近芯片布局。

   注意：1、SCL、SDA建议放置 10k上拉电阻，若外部干扰比较严重时可各对地预留 100p滤波电容。
2、VDD、GND之间建议放置 100nf滤波电容且PCB板布线尽量靠近CXHA31131 放置，若条件允许可预
留 10uf电容。

4.2. 效果播放流程

使用CXHA31131播放触觉效果非常简单：

4.2.1)通过I2C向地址0x04写入效果编号（1~123）。

4.2.2)向地址0x0C写入0x01以启动播放。
若在执行中收到新指令，芯片将完成当前效果后再响应新命令，建议指令之间保留适当间隔。

4.3. 休眠与唤醒

写入效果编号123可进入休眠模式，功耗极低。任何I2C指令（包括SCL下降沿）均可唤醒芯片，恢复工作状态。

4.4.封装与机械特性

CXHA31131 提供两种封装选项：SSOP10 和 MSOP10L，尺寸紧凑，适合高密度PCB布局。封装结构符合行业标准，具有良好的焊接可靠性和热性能。
4.5.详细的设计步骤

4.5.1 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。
4.5.2 电源选择
       CXHA31131 支持电源电压从 2.7V 到 5.2V。CXHA31131 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 CXHA31131 对电池和 VDD 之间的电压调节器的需要。
4.5.3 播放触觉效果
      用 CXHA31131 播放触觉效果是很简单的。可通过以下步骤实现。
1、选择需要播放的效果，将对应的效果编号写入到地址 0x04 中（效果编号详细见指令说明）。
2、将 0x01 写入到播放控制寄存器 0x0C 使能效果播放。
注意：若 CXHA31131 在执行上一次的效果的过程中收到新的效果编号，CXHA31131 会继续执行原效果忽略新的
效果编号，建议在两种效果间添加合适的发送间隔。

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五.参数测量
    5.1.测试设置图

      CXHA31131 的输出波形可连接示波器查看。输出信号包含高频 PWM 组件和引起运动的基本驱动部件。
为了测量或观察基本驱动元件，必须使用低通滤波器来消除 PWM 分量。数字示波器的数字滤波功能被
用于其他典型的数字示波器中。建议采用在 1 kHz 和 3.5 kHz 之间的 1 阶低通滤波器。如果没有数字滤
波的数字示波器，则可使用 1 阶低通 RC 滤波网络代替，如图 2 虚线框。注意不要使用太低的滤波器阻
抗。这会干扰驱动器动作的反电动势并破坏自动共振功能的运作。

5.2.功能说明

5.2.1.用于恒定振动强度的电源电压抑制
     CXHA31131 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。CXHA31131 可以直
接连接到电池。
5.2.2.过温和过流保护防护
    CXHA31131 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。
5.2.3.边缘率控制
    CXHA31131 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。
5.2.4.自动谐振跟踪的范围
     线性振动马达或称 LRAs，仅在其谐振频率下有效振动。LRAs 具有高精度频率响应特性，偏离响应
频率 2 至 3 赫兹时，振动性能急剧下降。许多因素会引起驱动器谐振频率的变化或漂移，例如温度、老
化、LRA 安装的产品质量以及便携式产品中它被固定的方式。此外，当驱动器被驱动到其最大允许电
压时，由于机械压缩，许多 LRAs 将在频率上移动几赫兹。所有这些因素都是实时的。跟踪自谐振算法
在驱动 LRA 时至关重要，以达到一致的、优化的性能。CXHA31131 自谐振驱动器实时跟踪 LRA 的共振频
率。如果谐振频率在某个因素的波形中间移动，驱动器将跟踪它的周期。自动共振引擎通过不断监测
     LRA 的反电动势来实现这一点。CXHA31131 的频率跟踪范围的为 140 Hz 至 220 Hz。

 

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六.I2C接口说明

（1）总线接口：MCU 通过 SDA 和 SCL 端口与 CXHA31131 进行数据传输。SDA 和 SCL 组成总线接口。建议连
接一个上拉电阻到电源端。
（2）数据有效性：当 SCL 信号处于高电平时，SDA 端口上的数据都是有效稳定的。只有当 SCL 信号处
于低电平时，才能改变 SDA 端口上的电平高低。
（3）开始（重新开始）和停止工作条件：当 SCL 信号为高电平，SDA 信号由高电平转为低电平开始工
作或者重新开始工作，而 SCL 信号为高电平，SDA 信号由低电平转为高电平时停止工作。
（4）字节格式：数据线的每个字节由  8 位组成。每个字节包含一个应答位。传输第一个数据是 MSB。
（5）应答:在应答时钟期间，主机使 SDA 端口处于高电平，在写模式期间，CXHA31131 会发出应答信号使
SDA 端口在应答期间处于低电平。

（6）CXHA31131 的从机地址为 0x5A
（7）I2C 接口协议:写命令寄存器接口协议 0x5A（只支持写）

◆开始位
◆芯片从机地址字节=01011010b
◆ACK=应答位
◆寄存器地址字节=address
◆ACK=应答位
◆寄存器数据=（命令数据 cmd）
◆ACK=应答位
◆停止位
从机忙碌：
一字节数据(8bit +ACK)完成后，从机开始处理数据(从机忙碌)，无法接收下一字节数据，此时从
机将 SCL 拉低，主机需等待 SCL 为高电平时才可以继续进行数据传送。若使用模拟 IIC 作为主机则需
在 ACK 后等待至少 13us（BUSY）；若使用硬件 IIC 作为主机，由于硬件 IIC 一般自带时钟握手机制，
可不需等待该时间。

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七.指令说明

7.1、效果选择寄存器

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结语

CXHA31131 是一款功能全面、性能优异的LRA触觉驱动器芯片，特别适合对振动反馈有高要求的便携设备。其自动谐振跟踪、丰富的内置效果、低功耗设计和简洁的控制接口，使其成为现代触觉系统设计的理想选择。无论是智能手机、游戏控制器还是穿戴设备，CXHA31131 都能提供一致、清晰且高效的触觉体验。

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