艾為推出超高精度、微低功耗線性Hall磁軸鍵盤解決方案

在科技日新月異的今天，機械鍵盤作為電腦外設的重要一員，其性能與品質不斷提升，滿足著玩家們日益增長的需求。常見的原廠櫻桃軸有：青、紅、黑、茶、銀等。2023年外設圈被磁軸驚起了一片波瀾，周更新、月換代，各種新品出現，加上下半年瓦羅蘭特的爆火，讓磁軸+RT（Rapid Trigger)組合在電競圈起飛，傳統廠家紛紛入局。

什么是磁軸？磁軸鍵盤的解決方案是什么？

談到磁軸鍵盤之前我們先了解一下機械鍵盤的工作原理，機械鍵盤可以說是電腦鍵盤中歷史最為久遠的種類之一，鍵盤上的每一個按鍵，都是由彈簧和金屬簧片組成的獨立封裝電氣開關?；诮饘俳佑|式開關的原理，使觸點導通或斷開。

具體來說，機械鍵盤的每一顆按鍵都有一個單獨的開關來控制閉合，這個開關也被稱為“軸”，軸有很多分類，按壓力度和行程也不盡相同，主要根據軸體顏色來進行區分。當用戶按下按鍵時，軸體內部的兩個彈簧互相接觸，然后產生觸發信號。



圖1 機械鍵盤結構圖

圖2 機械鍵盤工作示意圖

通過對機械鍵盤工作原理的解讀，我們不難發現機械鍵盤采用了金屬接觸式開關，觸發和抬起位置都是固定的，只有到了觸發點才可以觸發按鍵功能，只有開和關兩種狀態，在物理層面上由于機械鍵盤的按壓與抬起整個行程較大，因此觸發響應較慢，并且機械摩擦存在一定噪聲，機械壽命也會相應縮短。

而磁軸鍵盤是一種創新設計的鍵盤，它采用了磁性軸心技術，與傳統的機械鍵盤和薄膜鍵盤有所不同。磁性軸心能夠讓按鍵更加順暢地運動，同時提供了更加精準和自動調節的觸發點，讓按鍵更加輕松高效。沒有金屬觸點的設計可以降低機械故障和誤觸的概率，磁軸的壓力曲線近乎一條直線，配合驅動可以自動調節觸發鍵程，使得用戶操作更加順暢，實現快速觸發。

什么是磁軸？

磁軸利用電磁原理，通過霍爾感應器與永磁鐵感應來實現觸發，從而提供更快速和更精準的觸發體驗。磁軸的構造相當簡單，其核心組件包括軸芯、磁鐵、霍爾傳感器和彈簧。當軸體被按下時，磁鐵會靠近霍爾傳感器，導致霍爾電壓超過閾值并觸發相應的動作。



圖3 磁軸鍵盤結構圖

圖4 磁軸鍵盤安裝示意圖

磁軸鍵盤的RT(Rapid Trigger)技術

RT技術簡單理解就是，可以利用磁軸通過磁力與霍爾傳感器磁力連接的特性（無物理鏈接），調節觸發和抬起位置與行程長度，讓極短行程實現觸發與斷開，從而實現比機械軸更快速的觸發按鍵。

圖5RT技術原理圖

磁軸鍵盤的優勢

自動調節觸發鍵程，達到快速觸發的效果，反應速度遠超傳統軸體十倍有余。

無彈片接觸的設計，使其線性觸感更加順滑，能承受超億次的按壓，提升耐用性。

觸發過程中沒有延時，初始接觸的同時就能觸發相應的動作。

在電競游戲中，速度是永恒不變的熱題，磁軸+RT 技術的應用提升了機械鍵盤手感，更突顯出在按壓時可調節行程的導通技術。軸體可以允許玩家在0.4mm的超短鍵程與4.0mm的長鍵程之間自動調整觸發距離，用戶可自動調節磁軸鍵盤的觸發鍵程，縮短行程達到快速觸發，讓游戲玩家開啟競技游戲的巔峰之旅。

在辦公環境中，效率是優先思考的話題，因為磁軸的鍵程很短，可以理解為它是更短更快的銀軸，磁軸能夠實現更輕巧的按鍵、更順滑的回彈，提升碼字效率，讓碼農和辦公人員事半功倍。

艾為超高精度、微低功耗線性

Hall磁軸鍵盤系統解決方案

基于磁軸鍵盤實現方式，艾為電子推出超高精度、微低功耗線性Hall 磁軸鍵盤解決方案。該方案集成了高精度磁場強度檢測模塊、微低功耗處理模塊、數據采集行程線型擬合三大核心單元。

圖6艾為磁軸鍵盤解決方案架構圖

針對高精度磁場信號采集，微低功耗，高信噪比磁軸鍵盤和電磁遙感應用場景，艾為電子推出磁傳感器AW86560DNR產品，該產品靈敏度為1.25mV/G，滿足磁軸鍵盤不同磁場范圍下的應用場景的位置精確檢測。另外該系列產品支持-40℃~125℃工作環境，寬電壓2.5~5.5V供電，20KHZ采樣帶寬和Sleep Mode等功能.



圖7 AW86560DNR典型應用電路

AW86560DNR系列典型特性

輸入工作電壓2.5V至5.5V

Sleep Mode Current <1uA，相比傳統產品功耗降低3000倍

輸出靜態工作點Vout=(VREF/2)

Sensitivity Selection

AW86560DNR:1.25mV/G

AW86561DNR:2.50mV/G

輸出線性度 <±1.3%

支持溫度-40℃~125℃

Package: DFN2*3*0.75-6L

AW8656XDNR產品特性實測



（a） Sleep Current VS Temperature

(b) IQ Current VS Temperature

(c)VOUT Range VS Magnetic File

(d) VOUT Linearity VS Temperature

線性Hall AW86560DNR擁有超高的穩定性，響應速度高達20KHZ，優越的線性度和寬溫度響應和微安級待機功耗，極大提升了產品的應用范圍和精度檢測控制要求。另外針對客戶前期設計開發階段，艾為電子提供磁仿真服務，有效減少前期開發和設計難度，為產品高效量產保駕護航。

磁軸模組位置檢測結構堆疊參考

圖8 結構參考示意圖

隨著全球數字化進程的加速和電腦外設的廣泛普及，磁軸鍵盤這一創新型產品在全球市場上逐漸嶄露頭角，展現出強勁的增長勢頭，磁軸鍵盤獨特的靈敏度控制功能受到了消費者極大追捧。它能夠為每個按鍵單獨設置靈敏度，充分滿足個性化需求，為用戶帶來極致的使用體驗。艾為電子在智能傳感器方面已為多家終端制定該方案并實現量產，并為客戶提供完善的軟硬件系統級解決方案幫助終端實現智能升級。

艾為燈語賦能磁軸鍵盤酷炫燈效

隨著電競行業的持續下沉，高品質的電競氛圍燈效已成為電競外設不可或缺的元素。艾為燈語系列賦能電競外設充滿燈語藝術和電競氛圍。AW20216SQNR作為艾為燈語系列的重磅產品，驅動多達216路LED（72顆RGB燈珠），支持1680萬全彩混色和256級細膩亮度調節。AW20216SQNR采用高性能消鬼影、低EMI、嘯叫抑制等技術， 同時支持10MHz高速SPI接口，為電競外設打造高端燈效提供優異的解決方案。

圖9電競外設示例圖

來源：Corsair官網

圖10 AW20216SQNR應用圖

AW20216SQNR關鍵特性

?216路（18 x 12）矩陣LED驅動

?256級全局電流，全局亮度同步易控

?256級獨立恒流，1680萬真彩混色

?256級獨立PWM，超細膩亮度調節

?電流可達120mA, 燈效更“靚”

?高電流精度，匹配精度±5%

?3組自主呼吸，無需主控控制

?62.5KHz PWM, 解決電容嘯叫

?相位控制&擴頻功能，實現超低EMI

?Open/Short檢測

?過溫、UVLO保護

?De-ghost鬼影消除

?接口：10MHz SPI

?封裝：QFN 5mmx5mm-44L

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審核編輯：劉清