音圈馬達(dá)的整形信號及驅(qū)動的控制方法、驅(qū)動芯片電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種音圈馬達(dá)的整形信號控制方法、驅(qū)動芯片及其控制方法，輸入整形是將脈沖序列與系統(tǒng)的輸入信號進(jìn)行卷積，從而產(chǎn)生一個整形的輸入信號，該整形后的信號作用于系統(tǒng)，能消除或極大的減少系統(tǒng)的殘余振蕩，同時亦能增大對音圈馬達(dá)系統(tǒng)參數(shù)的誤差范圍的適應(yīng)，減少設(shè)計、生產(chǎn)及測試音圈馬達(dá)模組的成本。
【專利說明】音圈馬達(dá)的整形信號及驅(qū)動的控制方法、驅(qū)動芯片電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，用于相機音圈馬達(dá)驅(qū)動的控制，尤其涉及二階欠阻尼 系統(tǒng)的控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 音圈馬達(dá)（VCM)廣泛應(yīng)用于智能手機和平板電腦的相機鏡頭驅(qū)動中。音圈馬達(dá)驅(qū) 動芯片通過接受系統(tǒng)驅(qū)動芯片提供的控制信號，輸出相應(yīng)的線性電流，通過音圈馬達(dá)控制 相機鏡頭的位置，從而實現(xiàn)自動對焦。音圈馬達(dá)可以等效成二階欠阻尼振蕩系統(tǒng)，在音圈馬 達(dá)到達(dá)目標(biāo)位置時，并不能馬上停下來，而是以該位置為中心做減幅振蕩，需要較長的時間 才能穩(wěn)定下來。這種殘余振蕩極大延長了自動對焦的時間。
[0003] 通常，有幾種方法可用于減少系統(tǒng)的殘余震蕩。一種方法是增加系統(tǒng)的阻尼系數(shù)， 從而減少甚至消除殘余振蕩，加快自動對焦速度；但是這需要更大的能量消耗，會顯著的縮 短電池使用時間。另一種方法是把一個長的驅(qū)動行程分成許多的短的行程，然后以臺階分 部的方式驅(qū)動音圈馬達(dá)，最終達(dá)到目標(biāo)位置；這種方法減少了每一步的殘余振蕩的幅值，但 是并沒有減少殘余振蕩的幅值與每個臺階幅值的比值，可以看到達(dá)到最終穩(wěn)定的時間還是 較長。
[0004] 此外，音圈馬達(dá)的系統(tǒng)參數(shù)（自然震蕩頻率ωη，阻尼系數(shù)ξ )會有個體的和批次 的差異，隨著時間老化以及環(huán)境溫度變化均有差異，這種差異亦會導(dǎo)致自動對焦的不理想。
[0005] 為了實現(xiàn)更高效的音圈馬達(dá)的自動對焦效果，必須有相應(yīng)的方法來消除或減少系 統(tǒng)的這種殘余震蕩，并且能適應(yīng)音圈馬達(dá)驅(qū)動參數(shù)的變化，這種適應(yīng)的誤差范圍越大越好。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種音圈馬達(dá)的整形信號及驅(qū)動的控制方法、驅(qū)動芯片電 路，能夠解決首圈馬達(dá)驅(qū)動的殘余振蕩問題，以實現(xiàn)快速1?效的自動對焦效果。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種音圈馬達(dá)的整形信號控制方法，所述方法 包括包含以下步驟：
[0008] 步驟1、確定音圈馬達(dá)的等效模型的傳輸函數(shù)：

【權(quán)利要求】
1. 一種音圈馬達(dá)的整形信號控制方法，其特征在于，所述方法包括包含以下步驟： 步驟1、確定音圈馬達(dá)的等效模型的傳輸函數(shù)： G(5) =， -Γ S-+2ξω,^ +ωη ⑴; 其中ωη為系統(tǒng)無阻尼固有頻率，ξ為系統(tǒng)阻尼系數(shù)，s為頻域變量； 步驟2、在tn時刻對音圈馬達(dá)系統(tǒng)作用單位脈沖信號，設(shè)t>tn，在t時刻系統(tǒng)的單位 脈沖響應(yīng)為： uy) =-^=esin〇h(i-tn) ^(2); 步驟3、根據(jù)系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)，獲得系統(tǒng)在n個幅度為Ai(i=I?η)，作用時刻分別 為h(i= 1?η)的脈沖串在t彡tn的響應(yīng)為： |·(/) =Σf1sin(?(/_，,.） .l-1^ (3); 其中吒=,為二階系統(tǒng)的有阻尼固有頻率，脈沖串即為輸入整形信號； 步驟4、在、時刻，將上面式（3)與式（2)幅值相比，得到無量綱的殘余振動表達(dá)式， 即：
5(ωη,ξ) =Σsin(ωη) ( 6 ).V(ωη，ξ)表示輸入整形后系統(tǒng)響應(yīng)與無 輸入整形系統(tǒng)脈沖響應(yīng)在tn時刻幅值之比； 步驟5、在步驟（3)的輸入整形的條件下增加新的約束條件，以保證通過輸入整形以后 的信號和原始激勵信號增益相等，約束條件為： ΣΑ=I H丨(7)； 同時為保證系統(tǒng)相應(yīng)不出現(xiàn)超調(diào)，要求脈沖幅值為正，即： Ai > 0 (8)； 同時由于輸入整形在系統(tǒng)中引入了時滯，為了減少對系統(tǒng)響應(yīng)速度的影響，要求引入 的時滯越小越好，因此第一個脈沖作用的時間在零時刻，即： = 0 (9)； > 0 (10)； 則在滿足約束條件（7)、（8)、（9)、（10)的前提下，設(shè)計具有η個脈沖輸入整形器的傳 輸函數(shù)為： F(S) =TA^s <=' (12 )； 步驟6、使系統(tǒng)殘余振動在系統(tǒng)無阻尼振蕩頻率和阻尼系數(shù)處為非零值Vexp，當(dāng)殘余 振動達(dá)到最大值Vexp時，其對ωη的微分為零，產(chǎn)生的單峰值Vexp稱之為單峰值EI輸入 整形，雙峰值Vexp為EEI輸入整形，三峰值Vexp為EEEI輸入整形，四峰值Vexp以及以上 的稱之為多峰值EI輸入整形； 對單峰值EI輸入整形約束條件為： =〇 奇數(shù)峰(13)； OCO V(ωχ) = 〇 V(?h)=0 奇數(shù)峰（14); 式（13)、（14)中，ωι、c〇h為零振動幅值對應(yīng)的頻率； 對具有偶數(shù)峰倌的輸入整形約束條件為：
式（15)、（16)中，ωη、COhh為零振動幅值對應(yīng)的頻率，ωι、〇^為峰值點振動幅值對應(yīng) 的頻率； 步驟7、設(shè)定滿足要求的Vraip,ξ〈〈1，故假設(shè)ξ=0,按照上述步驟6的約束條件，獲得EI整形方程系數(shù)： ?「1+Lι->；φ μ;ρ ~ 單峰值EI整形方程系數(shù)：/ = ^ ^ ^ ⑷L〇 τ2Γ」（17); 可得EI輸入整形傳輸函數(shù)為： F(s) =Α,+Α^+Α,β215 (18)； 其中T為半振動周期， T上 ω?( 19)； EEI整形方程系數(shù)：
其中：
可得EEI輸入整形傳輸函數(shù)為： F(s) =A1+A2e_Ts+A3e_2Ts+A4e_3Ts (22)； EEEI整形方程系數(shù)：
可得EEEI輸入整形傳輸函數(shù)為： F(S) =Ai+AfA+Asei+Ap-m+A#-^ (24)。
2. 如權(quán)利要求1所述的音圈馬達(dá)的整形信號控制方法，其特征在于，還包括步驟8 :構(gòu) 造3脈沖EI、4脈沖EEI、5脈沖EEEI方法以及η個脈沖的多峰值EI輸入整形控制方法，每 個激勵信號的脈沖時間間隔為半振蕩周期，其中，η為正整數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的音圈馬達(dá)的整形信號控制方法，其特征在于，所述激勵脈沖信 號隨著所述峰值的增加而增加，所述系統(tǒng)響應(yīng)也隨著所述峰值的增加而增加半振動周期Τ。
4. 基于權(quán)利要求1至3中任一項所述的音圈馬達(dá)的整形信號控制方法的一種音圈馬達(dá) 驅(qū)動電路，其特征在于，所述驅(qū)動電路包括：與驅(qū)動芯片通訊的I2C接口電路、半振蕩周期 發(fā)生器電路、輸入整形器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路、緩沖器及音圈馬達(dá)；其中，所述I2C接口電路的 輸出分別與所述半振蕩周期發(fā)生器電路及輸入整形器的輸入相連，所述半振蕩周期發(fā)生器 電路的輸出與輸入整形器的輸入相連，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路的輸入與所述輸入整形器的輸 出相連，所述緩沖器的輸入與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路的輸出相連，所述音圈馬達(dá)的輸入與所 述緩沖器的輸出相連。
5. 基于權(quán)利要求4所述的音圈馬達(dá)的整形信號控制方法的一種音圈馬達(dá)驅(qū)動的控制 方法，其特征在于，包括步驟： 所述I2C接口電路與所述驅(qū)動芯片通訊，所述驅(qū)動芯片首先提供音圈馬達(dá)的目標(biāo)位置 信息Xto，然后根據(jù)所述音圈馬達(dá)的系統(tǒng)參數(shù)選擇半振蕩周期，假設(shè)音圈馬達(dá)當(dāng)前位置為 XOTi，則對應(yīng)的位置階躍量為ΔΧ=Xtm-XOTi ; 所述音圈馬達(dá)驅(qū)動芯片根據(jù)設(shè)定的Vraip，計算出相對應(yīng)的幅值A(chǔ)i ; 所述輸入整形器輸出經(jīng)過所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)過所述輸出緩沖器轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電流 值來驅(qū)動所述音圈馬達(dá)，經(jīng)過所述輸入整形器之后，所述音圈馬達(dá)的殘余振蕩就達(dá)到Vexp范 圍以內(nèi)。
【文檔編號】H02P25/06GK104320110SQ201410596555
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】周海峰, 李仁果 申請人:芯榮半導(dǎo)體有限公司