一种用于微型扬声器的新型节能执行器系统

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我们希望现代技术在不损失质量的情况下能使扬声器变得更小、更节能，而实现这一目标需要技术创新。几年来，弗劳恩霍夫光子微系统研究所（Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems）IPMS一直在研究一种用于微型扬声器的新型节能致动器系统。现在展示的原型超出了预期：在实际测试中，高音量和出色的音质满足了高能效。

由Fraunhofer IPMS单片集成执行器和传感器系统业务部经理Bert Kaiser博士领导的研究团队多年来一直在研究用于无线微型扬声器的独特执行器系统。弗劳恩霍夫研究所将三个电极以共同的可移动配置排列在光束上，首次展示了一种对称弯曲传感器，该传感器体现了推挽原理并在低电压下工作。

去年，第一种建模方法已经在《微系统与纳米工程》（Microsystems & Nanoengineering）杂志上发表。新论文现在显示了第一个原型的测试结果，这些结果证实了理论方法的预测。

Bert Kaiser报告说：“通过在MEMS微型扬声器中实施我们的新型推挽式执行器，我们特别证明了应用的可行性。首款平衡微型扬声器在超过9个倍频程（10 Hz至6.3 kHz）的宽频率范围内表现出出色的音频再现，失真因子小于1.2%。”

“因此，我们预计这种电极配置将刺激创新静电致动器的发展，并有广泛的应用。在这种情况下，同样重要的是要提到硅制造技术与互补金属氧化物半导体技术兼容。”Bert Kaiser补充道。

Fraunhofer IPMS微型扬声器还承诺大幅降低功耗和峰值电流消耗。“使用现代入耳式设备的微型电池（通常为60 mAh），大部分电池预算都保留用于语音识别和无线连接等智能功能。”Kaiser解释说。

这会将音频播放系统的可用功率限制为一个小的个位数毫瓦数。“微型扬声器必须超越这一目标，才能与传统的电动或平衡电枢扬声器竞争。”业务部门经理说。

创新的扬声器概念基于Fraunhofer IPMS的NED技术。来源：Fraunhofer IPMS

Fraunhofer IPMS微型扬声器中相对较低的信号电压和低致动器电容的组合使微型扬声器可以由连接到小型锂聚合物或锌空气电池的小型高效致动器驱动。扬声器芯片的总电容远小于1 nF。相比之下，压电系统的电容值超过20 nF甚至150 nF。

“我们对该系统的进一步研究还将侧重于技术开发，以减少尽可能小的间隙距离，同时提高空间利用率。”Bert Kaiser总结道。