音圈马达的整形信号及驱动的控制方法、驱动芯片电路的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种音圈马达的整形信号控制方法、驱动芯片及其控制方法，输入整形是将脉冲序列与系统的输入信号进行卷积，从而产生一个整形的输入信号，该整形后的信号作用于系统，能消除或极大的减少系统的残余振荡，同时亦能增大对音圈马达系统参数的误差范围的适应，减少设计、生产及测试音圈马达模组的成本。
【专利说明】音圈马达的整形信号及驱动的控制方法、驱动芯片电路
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成电路领域，用于相机音圈马达驱动的控制，尤其涉及二阶欠阻尼 系统的控制方法。
【背景技术】
[0002] 音圈马达（VCM)广泛应用于智能手机和平板电脑的相机镜头驱动中。音圈马达驱 动芯片通过接受系统驱动芯片提供的控制信号，输出相应的线性电流，通过音圈马达控制 相机镜头的位置，从而实现自动对焦。音圈马达可以等效成二阶欠阻尼振荡系统，在音圈马 达到达目标位置时，并不能马上停下来，而是以该位置为中心做减幅振荡，需要较长的时间 才能稳定下来。这种残余振荡极大延长了自动对焦的时间。
[0003] 通常，有几种方法可用于减少系统的残余震荡。一种方法是增加系统的阻尼系数， 从而减少甚至消除残余振荡，加快自动对焦速度；但是这需要更大的能量消耗，会显著的缩 短电池使用时间。另一种方法是把一个长的驱动行程分成许多的短的行程，然后以台阶分 部的方式驱动音圈马达，最终达到目标位置；这种方法减少了每一步的残余振荡的幅值，但 是并没有减少残余振荡的幅值与每个台阶幅值的比值，可以看到达到最终稳定的时间还是 较长。
[0004] 此外，音圈马达的系统参数（自然震荡频率ωη，阻尼系数ξ )会有个体的和批次 的差异，随着时间老化以及环境温度变化均有差异，这种差异亦会导致自动对焦的不理想。
[0005] 为了实现更高效的音圈马达的自动对焦效果，必须有相应的方法来消除或减少系 统的这种残余震荡，并且能适应音圈马达驱动参数的变化，这种适应的误差范围越大越好。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种音圈马达的整形信号及驱动的控制方法、驱动芯片电 路，能够解决首圈马达驱动的残余振荡问题，以实现快速1?效的自动对焦效果。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提出了一种音圈马达的整形信号控制方法，所述方法 包括包含以下步骤：
[0008] 步骤1、确定音圈马达的等效模型的传输函数：
【权利要求】
1. 一种音圈马达的整形信号控制方法，其特征在于，所述方法包括包含以下步骤： 步骤1、确定音圈马达的等效模型的传输函数： G(5) =， -Γ S-+2ξω,^ +ωη ⑴; 其中ωη为系统无阻尼固有频率，ξ为系统阻尼系数，s为频域变量； 步骤2、在tn时刻对音圈马达系统作用单位脉冲信号，设t>tn，在t时刻系统的单位 脉冲响应为： uy) =-^=esin〇h(i-tn) ^(2); 步骤3、根据系统单位脉冲响应，获得系统在n个幅度为Ai(i=I?η)，作用时刻分别 为h(i= 1?η)的脉冲串在t彡tn的响应为： |·(/) =Σf1sin(?(/_，,.） .l-1^ (3); 其中吒=,为二阶系统的有阻尼固有频率，脉冲串即为输入整形信号； 步骤4、在、时刻，将上面式（3)与式（2)幅值相比，得到无量纲的残余振动表达式， 即：
5(ωη,ξ) =Σsin(ωη) ( 6 ).V(ωη，ξ)表示输入整形后系统响应与无 输入整形系统脉冲响应在tn时刻幅值之比； 步骤5、在步骤（3)的输入整形的条件下增加新的约束条件，以保证通过输入整形以后 的信号和原始激励信号增益相等，约束条件为： ΣΑ=I H丨(7)； 同时为保证系统相应不出现超调，要求脉冲幅值为正，即： Ai > 0 (8)； 同时由于输入整形在系统中引入了时滞，为了减少对系统响应速度的影响，要求引入 的时滞越小越好，因此第一个脉冲作用的时间在零时刻，即： = 0 (9)； > 0 (10)； 则在满足约束条件（7)、（8)、（9)、（10)的前提下，设计具有η个脉冲输入整形器的传 输函数为： F(S) =TA^s <=' (12 )； 步骤6、使系统残余振动在系统无阻尼振荡频率和阻尼系数处为非零值Vexp，当残余 振动达到最大值Vexp时，其对ωη的微分为零，产生的单峰值Vexp称之为单峰值EI输入 整形，双峰值Vexp为EEI输入整形，三峰值Vexp为EEEI输入整形，四峰值Vexp以及以上 的称之为多峰值EI输入整形； 对单峰值EI输入整形约束条件为： =〇 奇数峰(13)； OCO V(ωχ) = 〇 V(?h)=0 奇数峰（14); 式（13)、（14)中，ωι、c〇h为零振动幅值对应的频率； 对具有偶数峰倌的输入整形约束条件为：
式（15)、（16)中，ωη、COhh为零振动幅值对应的频率，ωι、〇^为峰值点振动幅值对应 的频率； 步骤7、设定满足要求的Vraip,ξ〈〈1，故假设ξ=0,按照上述步骤6的约束条件，获得EI整形方程系数： ?「1+Lι->；φ μ;ρ ~ 单峰值EI整形方程系数：/ = ^ ^ ^ ⑷L〇 τ2Γ」（17); 可得EI输入整形传输函数为： F(s) =Α,+Α^+Α,β215 (18)； 其中T为半振动周期， T上 ω?( 19)； EEI整形方程系数：
其中：
可得EEI输入整形传输函数为： F(s) =A1+A2e_Ts+A3e_2Ts+A4e_3Ts (22)； EEEI整形方程系数：
可得EEEI输入整形传输函数为： F(S) =Ai+AfA+Asei+Ap-m+A#-^ (24)。
2. 如权利要求1所述的音圈马达的整形信号控制方法，其特征在于，还包括步骤8 :构 造3脉冲EI、4脉冲EEI、5脉冲EEEI方法以及η个脉冲的多峰值EI输入整形控制方法，每 个激励信号的脉冲时间间隔为半振荡周期，其中，η为正整数。
3. 如权利要求2所述的音圈马达的整形信号控制方法，其特征在于，所述激励脉冲信 号随着所述峰值的增加而增加，所述系统响应也随着所述峰值的增加而增加半振动周期Τ。
4. 基于权利要求1至3中任一项所述的音圈马达的整形信号控制方法的一种音圈马达 驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：与驱动芯片通讯的I2C接口电路、半振荡周期 发生器电路、输入整形器、数模转换器电路、缓冲器及音圈马达；其中，所述I2C接口电路的 输出分别与所述半振荡周期发生器电路及输入整形器的输入相连，所述半振荡周期发生器 电路的输出与输入整形器的输入相连，所述数模转换器电路的输入与所述输入整形器的输 出相连，所述缓冲器的输入与所述数模转换器电路的输出相连，所述音圈马达的输入与所 述缓冲器的输出相连。
5. 基于权利要求4所述的音圈马达的整形信号控制方法的一种音圈马达驱动的控制 方法，其特征在于，包括步骤： 所述I2C接口电路与所述驱动芯片通讯，所述驱动芯片首先提供音圈马达的目标位置 信息Xto，然后根据所述音圈马达的系统参数选择半振荡周期，假设音圈马达当前位置为 XOTi，则对应的位置阶跃量为ΔΧ=Xtm-XOTi ; 所述音圈马达驱动芯片根据设定的Vraip，计算出相对应的幅值Ai ; 所述输入整形器输出经过所述数模转换器，再经过所述输出缓冲器转换成对应的电流 值来驱动所述音圈马达，经过所述输入整形器之后，所述音圈马达的残余振荡就达到Vexp范 围以内。
【文档编号】H02P25/06GK104320110SQ201410596555
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】周海峰, 李仁果 申请人:芯荣半导体有限公司