從上方查看揚聲器芯片，顯示執(zhí)行器的其他隱藏排列。來源：Fraunhofer IPMS
我們希望現(xiàn)代技術(shù)在不損失質(zhì)量的情況下能使揚聲器變得更小、更節(jié)能，而實現(xiàn)這一目標(biāo)需要技術(shù)創(chuàng)新。幾年來，弗勞恩霍夫光子微系統(tǒng)研究所（Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems）IPMS一直在研究一種用于微型揚聲器的新型節(jié)能致動器系統(tǒng)。現(xiàn)在展示的原型超出了預(yù)期：在實際測試中，高音量和出色的音質(zhì)滿足了高能效。
由Fraunhofer IPMS單片集成執(zhí)行器和傳感器系統(tǒng)業(yè)務(wù)部經(jīng)理Bert Kaiser博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊多年來一直在研究用于無線微型揚聲器的獨特執(zhí)行器系統(tǒng)。弗勞恩霍夫研究所將三個電極以共同的可移動配置排列在光束上，首次展示了一種對稱彎曲傳感器，該傳感器體現(xiàn)了推挽原理并在低電壓下工作。
去年，第一種建模方法已經(jīng)在《微系統(tǒng)與納米工程》（Microsystems & Nanoengineering）雜志上發(fā)表。新論文現(xiàn)在顯示了第一個原型的測試結(jié)果，這些結(jié)果證實了理論方法的預(yù)測。
Bert Kaiser報告說：“通過在MEMS微型揚聲器中實施我們的新型推挽式執(zhí)行器，我們特別證明了應(yīng)用的可行性。首款平衡微型揚聲器在超過9個倍頻程（10 Hz至6.3 kHz）的寬頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)出出色的音頻再現(xiàn)，失真因子小于1.2%。”
“因此，我們預(yù)計這種電極配置將刺激創(chuàng)新靜電致動器的發(fā)展，并有廣泛的應(yīng)用。在這種情況下，同樣重要的是要提到硅制造技術(shù)與互補金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)兼容。”Bert Kaiser補充道。
Fraunhofer IPMS微型揚聲器還承諾大幅降低功耗和峰值電流消耗。“使用現(xiàn)代入耳式設(shè)備的微型電池（通常為60 mAh），大部分電池預(yù)算都保留用于語音識別和無線連接等智能功能。”Kaiser解釋說。
這會將音頻播放系統(tǒng)的可用功率限制為一個小的個位數(shù)毫瓦數(shù)。“微型揚聲器必須超越這一目標(biāo)，才能與傳統(tǒng)的電動或平衡電樞揚聲器競爭。”業(yè)務(wù)部門經(jīng)理說。
創(chuàng)新的揚聲器概念基于Fraunhofer IPMS的NED技術(shù)。來源：Fraunhofer IPMS
Fraunhofer IPMS微型揚聲器中相對較低的信號電壓和低致動器電容的組合使微型揚聲器可以由連接到小型鋰聚合物或鋅空氣電池的小型高效致動器驅(qū)動。揚聲器芯片的總電容遠(yuǎn)小于1 nF。相比之下，壓電系統(tǒng)的電容值超過20 nF甚至150 nF。
“我們對該系統(tǒng)的進(jìn)一步研究還將側(cè)重于技術(shù)開發(fā)，以減少盡可能小的間隙距離，同時提高空間利用率。”Bert Kaiser總結(jié)道。
