对相关申请的交叉引用
本申请要求2012年11月1日提交的美国临时专利申请no.61/721,231的优先权，其公开内容通过引用被包括在此。
本发明的一个实施例涉及致动器。更具体地说，本发明的一个实施例涉及用于致动器的驱动电路，其用于在支持触觉的设备上产生振动。
背景技术：
电子设备制造商努力为用户生产丰富的接口。常规设备使用视觉和听觉提示给用户提供反馈。在一些接口设备中，动觉反馈(kinestheticfeedback)(比如主动阻力反馈)和/或触摸反馈(比如振动、纹理和热)也被提供给用户，将它们更一般地共同称为“触觉反馈”或“触觉效果”。触觉反馈可以提供增强并简化用户接口的提示。具体地，振动效果，或者振动触摸的触觉效果，在为电子设备的用户提供提示以提醒用户特定事件，或提供现实反馈以在模拟或虚拟环境内创建更强的感官沉浸时可以是有用的。
触觉反馈已经极多地包括在便携式电子设备中，比如蜂窝电话、智能电话、便携式游戏设备和各种其它便携式电子设备。例如，一些便携式游戏应用能够以类似于被配置为提供触觉反馈的大型游戏系统所使用的控制设备(例如操纵杆等)的方式支持振动。此外，比如智能电话的设备使用触觉效果来使得触摸屏上的“按钮”在被用户选择时感觉像它们的机械副本。
为了产生振动效果，许多设备利用某些类型的致动器或触觉输出设备。用于此目的的已知的致动器包括比如偏心转动块(erm)的电磁致动器，其中马达移动偏心块。典型地，erm需要双向信号(即，交替的正电压和负电压信号)以便产生制动效果，这提供了鲜明的动态信号。但是，大多数便携式电子设备仅产生直流，因此需要特殊的驱动电路来产生该双向信号。典型的电路包括h桥，h桥是包括四个晶体管/开关的电路。但是，对于便携式设备来说，成本是重要的驱动因素，并且四个开关的成本相对于设备的总成本来说可能不相称地高。
技术实现要素：
一个实施例是支持触觉的系统，其包括具有第一端子和第二端子的致动器。第二端子耦接到电压源，并且第一开关耦接到第一端子和地。第二开关耦接到该致动器。第二开关与致动器并联。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的支持触觉的系统的框图。
图2是根据本发明的一个实施例的图1的致动器的erm实施例的部分透视图。
图3是根据本发明的一个实施例的与图1的致动器结合的致动器驱动电路的电路图。
图4是根据本发明的一个实施例的当提供具有制动的触觉效果时该系统的功能的流图。
图5是示出触觉效果的加速度相对于时间的两个图。
具体实施方式
一个实施例是跨致动器/马达提供可编程的短路负载的驱动电路。当该致动器自旋时该短路负载的激活通过在相对短的时间持续期之后停止该自旋来制动该致动器，而不需要施加相反极性电压。
图1是根据本发明的一个实施例的支持触觉的系统10的框图。系统10包括安装在外壳15内的触敏表面11或其它类型的用户接口，并且可以包括机械的键/按钮13。系统10内部是在系统10上产生振动的触觉反馈系统。在一个实施例中，在触摸表面11上产生振动。
触觉反馈系统包括处理器或控制器12。耦接到处理器12的是存储器20和致动器驱动电路16，致动器驱动电路16耦接到致动器18。致动器18可以是任何类型的直流(“dc”)马达，并且在一个实施例中是偏心转动块(“erm”)致动器。处理器12可以是任何类型的通用处理器，或可以是专门设计用于提供触觉效果的处理器，比如专用集成电路(“asic”)。处理器12可以是操作整个系统10的同一个处理器，或者可以是单独的处理器。处理器12可以基于高层级的参数决定要播放什么触觉效果以及播放这些效果的顺序。一般地，限定特定触觉效果的高层级的参数包括幅度、频率和持续时间。比如流马达命令的低层级参数也可以用于确定特定的触觉效果。如果一个触觉效果在生成时包括这些参数的某些变化或者基于用户交互而包括这些参数的变化，则可以认为该触觉效果是“动态的”。
处理器12输出控制信号到致动器驱动电路16，其包括用于为致动器18提供所要求的电流和电压(即，“马达信号”)以进行所需的触觉效果的电子元件和电路。系统10可以包括多于一个的致动器18，并且每个致动器可以包括单独的驱动电路16，所有驱动电路16都耦接到公共处理器12。存储器设备20可以是任何类型的存储设备或计算机可读介质，比如随机存取存储器(“ram”)或只读存储器(“rom”)。存储器20存储由处理器12执行的指令。在这些指令中，存储器20包括触觉效果模块22，这是当被处理器12执行时为致动器18生成提供具有制动的触觉效果的驱动信号的指令，如下面更详细地公开的。存储器20可以位于处理器12内部，或者可以是内部和外部存储器的任何组合。
触摸表面11识别触摸，并且还可以识别触摸在该表面上的位置和幅度。对应于触摸的数据被发送到处理器12，或者系统10内的另一处理器，并且处理器12解释这些触摸并且作为响应生成触觉效果信号。触摸表面11可以使用任何感测技术感测触摸，包括电容性感测、电阻性感测、表面声波感测、压力感测、光学感测等。触摸表面11可以感测多触摸接触并且可以支持区分在同一时间发生的多个触摸。触摸表面11可以是为用户生成并显示图像以与比如键、拨号盘等交互的触摸屏，或者可以是具有最小图像或没有图像的触摸板。
系统10可以是手持设备，比如蜂窝电话、个人数字助理(“pda”)、智能电话、计算机平板、游戏控制台等，或者可以是包括含有一个或多个致动器的触觉效果系统的任何其它类型的设备。用户接口可以是触敏表面，或者可以是任何其它类型的用户接口，比如鼠标、触摸板、迷你操纵杆、滚轮、跟踪球、游戏板或游戏控制器等。在具有多于一个致动器的实施例中，每个致动器可以具有不同的旋转功能，以便在设备上产生宽范围的触觉效果。
图2是根据本发明的一个实施例的图1的致动器18的erm实施例的部分透视图。erm200包括具有绕旋转轴205旋转的偏心重量203。在操作中，任何类型的马达可以耦接到erm200以响应于跨马达的两个引线(图2中未示出)施加到马达的电压的量和极性而引起绕旋转轴205在一个或两个方向上的旋转。施加一个极性的电压将具有加速效果并且导致erm200在一个方向上增加其旋转速度，并且施加相反极性的电压将具有制动效果并且导致erm200降低其旋转速度甚至在相反方向上反转其旋转速度。但是，如所讨论的，需要施加双向信号/电压以获得触觉效果制动的驱动电路典型地包括相对昂贵的h桥。
图3是根据本发明的实施例的图1的结合致动器18的致动器驱动电路16的电路图。在电路16中，dc马达303在一个端子上通过第一开关304耦接到地，并且在另一个端子上耦接到电路的电压(即“vcc”)。马达303可以是致动器18，并且在一个实施例中是erm致动器。并联到马达303的是第二开关301和电阻302。电阻302是可选的并且如果开关301、304同时接通则提供保护开关301、304的安全功能，开关301、304同时接通可能导致从vcc穿过开关301、304到地的直接短路电流路径。电阻302的功能也可以包括在开关301中并因此不是单独的元件。在一个实施例中，开关301和304是双极型或金属氧化物半导体场效应(“mosfet”)晶体管。
电路16还包括与马达303并联的二极管305和电容306。二极管305和电容306抑制马达303上的尖峰并且也是可选元件。
电阻302的值是马达制动电流和开关安全预警之间的折衷。在一个实施例中，二极管305的反向电压和电容306的额定电压大于马达303的操作电压加上任何所产生的后向电动势(“emf”)尖峰的幅度。二极管305的正向电压可以在一个宽范围内(例如0.2v或0.7v)，并且电容306在一个实施例中是无极性的。
在操作中，第一开关304和第二开关301通常是打开的，并且在此条件下马达303不自旋。当开关304闭合时马达303接通并且开始自旋。通过保持开关304持续闭合，马达303将最终达到锋值速度以产生一种类型的触觉效果。开关304可以打开和闭合并且重复，从而实现马达303的占空比以产生其它类型的触觉效果。
当要制动马达303时，打开第一开关304，并且在为了防止两个开关同时闭合的短暂停顿(例如，1或2微秒)之后，闭合第二开关301。这使得马达303制动，并且当马达303停止运动时，打开开关304，并且然后开关304和301可以保持打开。
在另一个实施例中，取代如图3中所示的耦接到电压源的第一马达端子和通过开关耦接到地的第二马达端子，可以实现相反的配置。具体地，在此实施例中，第一马达端子耦接到地，并且第二马达端子通过开关耦接到电压源。
图4是根据本发明的一个实施例的当提供具有制动的触觉效果时系统10的功能的流图。在一个实施例中，图4的流图的功能由保存在存储器或其它计算机可读或有形介质中并且由处理器执行的软件(例如触觉效果模块22)实现。在其它实施例中，该功能可以由硬件(例如，通过使用专用集成电路(“asic”)、可编程门阵列(“pga”)、现场可编程门阵列(“fpga”)等)或硬件和软件的任何组合执行。
在402，包括制动的触觉效果参数从存储器或其它源生成或取出。这些参数可以包括限定特定触觉效果的高层级的参数，比如幅度、频率和持续时间，或者可以由比如马达电压的低层级的参数形成。制动典型地提供鲜明感受并且可以用于例如当用户触摸触摸屏实现的键时模拟机械键。
在404，通过在固定位置或以任何需要的模式闭合第一开关304以导致马达303自旋，而生成触觉效果的至少一部分。
在406，基于触觉参数确定制动应该施加给马达303。
在408，为了生成制动，打开第一开关304，并且在一个小的时间持续期之后闭合开关301，直到马达303的自旋被停止。开关301的闭合增加了马达303两端的“短路负载”。
如所讨论的，实施例提供了致动器上的制动而无需双向信号或h桥电路。图5示出了触觉效果的加速度相对于时间的两幅图502和504。图502是支持触觉的系统的不带图3的电路16的现有技术图。图504是根据本发明的实施例的带电路16(即“制动电路”)的支持触觉的系统的图。如图502中加速度曲线503所示，没有制动电路，在300ms的自旋之后，马达需要300ms来停下。作为对比，如图504中加速度曲线505所示，使用根据本发明的实施例的制动电路(即，电路16)，在300ms的自旋之后，马达仅需要100ms来停下。
如所公开的，实施例通过采用马达两端的短路负载来使得dc马达制动，该短路负载在相对短的时间持续期之后停止马达的自旋。因此，可以有效地生成具有制动的触觉效果而无需双向电压。
在此具体示出和/或描述了若干实施例。但是，将意识到，所公开的实施例的修改和变更在不脱离本发明的精神和意图范围的情况下被以上教导所覆盖并且在所附权利要求的范围内。