KR102179960B1 - Vcm의 코일저항을 측정하는 방법 및 이를 위한 vcm 구동장치 - Google Patents

Vcm의 코일저항을 측정하는 방법 및 이를 위한 vcm 구동장치 Download PDF

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Abstract

제1전류입출력단자 및 제2전류입출력단자을 통해 외부의 코일에게 구동전류를 제공하는 VCM 구동장치로서, 상기 VCM 구동장치는, 상기 코일과 함께 H-브리지 회로를 구성하는 4개의 트랜지스터들 및 제1전류원을 포함하는 코일 구동부, 상기 제1전류입출력단자와 상기 제2전류입출력단자 간의 전위차를 피드백하는 피드백 경로, ADC, 제1스위치, 및 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 VCM 구동장치가 상기 코일의 저항값을 측정하는 모드로 동작하는 동안에, 상기 코일을 통해 미리 결정된 제1측정전류가 흐르도록, 상기 4개의 트랜지스터 중 한 개의 트랜지스터만을 온 상태로 유지하도록 하고, 상기 제1전류원이 상기 제1측정전류를 출력하도록 상기 제1전류원을 제어하도록 되어 있고, 상기 전위차가 상기 ADC에 입력되도록, 제1스위치가 상기 피드백 경로를 상기 ADC의 입력단자에 연결하도록 상기 제1스위치를 제어하도록 되어 있으며, 그리고 상기 제1측정전류의 값과 상기 전위차에 기초하여 상기 코일의 저항값을 산출하도록 되어 있다.

Description

VCM의 코일저항을 측정하는 방법 및 이를 위한 VCM 구동장치{Method for measuring resistance of a coil of a voice coil motor actuator and VCM driver IC for the same}
본 발명은 VCM을 구동하는 VCM 구동장치에 관한 것으로서, 특히 VCM에 포함된 코일의 저항값을 측정하여 제공할 수 있는 기술에 관한 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 VCM 구동장치(10)의 구조를 나타낸 것이다.
VCM 구동장치(10)는 홀센서(110), ADC(130), PID 제어부(140), 출력제어부(Output Control, 145), 코일 구동부(150), LDO(141), EEPROM(142), BGR(143), 홀 바이어스 전압구동부(Hall Bias, 160), 및 I2C Interface(170)를 포함할 수 있다. 상기 코일 구동부(150)는 자동초점렌즈에 설치된 VCM에 흐르는 전류를 구동하는 기능을 할 수 있다. 홀 바이어스 전압구동부(160) 대신에 홀 바이어스 전류구동부(160)가 사용될 수도 있다.
VCM 구동장치(10)는 렌즈 및 상기 렌즈의 초점거리를 조절하는 VCM을 포함하는 촬상장치의 동작을 제어할 수 있다. 그리고 VCM 구동장치(10)는 홀센서(110)를 이용하여 렌즈의 위치를 감지하고 교정할 수 있다.
홀센서(110)는 렌즈의 현재 위치에 관한 차동신호를 출력할 수 있다.
홀 오프셋 상쇄부(125) 및 증폭부(120)는, 상기 출력된 차동신호를 증폭하고, 상기 차동신호 또는 상기 증폭된 차동신호의 값에 필요한 값을 더하는 시프트 기능을 하도록 되어 있을 수 있다. 홀 오프셋 상쇄부(125) 및 증폭부(120)는, VCM 구동장치(10)가 상기 촬상장치를 제어할 때에, ADC(130)의 입력범위가 빠짐없이 모두 이용될 수 있도록 하면서, 그리고 렌즈의 특정 위치가 ADC(130)에 의해 검출되지 못하는 경우가 발생하지 않도록 하면서, 경통 내에서의 렌즈의 이동범위와 상기 ADC의 입력범위를 정밀하게 서로 일치시키기 위한 구성을 가질 수 있다.
ADC(130)는 홀 오프셋 상쇄부(125) 및 증폭부(120)로부터 입력된 증폭 및 시프트된 전압값(Vadc)을 디지털 값으로 변환하여 출력할 수 있다.
PID 제어부(140)는 ADC(130)로부터 입력받은 디지털 값에 대하여 에러가 발생했는지 검사할 수 있으며, 출력제어부(145)에 상기 검사 과정을 거친 디지털 값을 제공할 수 있다.
출력제어부(145)는 상기 디지털 값에 따라 VCM에게 제공할 구동전류에 관한 값을 갖는 출력값을 출력할 수 있다.
코일 구동부(150)는 출력제어부(145)의 출력값에 따라 VCM을 구동할 수 있다.
홀 바이어스 전압 또는 전류 구동부(160)는 홀센서(110)의 동작을 위한 바이어스 전압 또는 전류를 홀센서에 제공할 수 있다. 홀 바이어스 전압 또는 전류의 크기에 따라 상기 홀센서(110)의 민감도가 달라질 수 있다.
VCM 구동장치(10)는 총 6개의 입출력단자를 가질 수 있다. GND(192)는 VCM 구동장치(10)에 기준전위가 입력되는 단자이다. SDA(172)는 I2C 통신규약을 따르는 데이터가 입출력되는 단자이다. SCL(171)은 I2C 통신규약을 따르는 클록을 입출력하는 단자이다. VDD(191)는 VCM 구동장치(10)에 구동전원이 입력되는 단자이다. 제1전류입출력단자(OUTP)(181) 및 제2전류입출력단자(OUTN)(182)는 VCM 구동장치(10)가 출력하는 VCM 구동전류가 입출력되는 단자 쌍이다. 제1전류입출력단자(OUTP) (또는 제2전류입출력단자(OUTN))로부터 출력된 VCM 구동전류는 제2전류입출력단자(OUTN) (또는 제1전류입출력단자(OUTP))를 통해 다시 입력된다. 제1전류입출력단자(OUTP) 및 제2전류입출력단자(OUTN)는 VCM에 포함된 코일(240)의 양단에 연결될 수 있다. 상기 VCM 구동전류는 상기 코일(240)을 통해 흐를 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따라 제공되는 VCM(210)의 외관 및 단자를 나타낸 것이다.
VCM(210)은 상기 코일(240)을 포함할 수 있다.
도 2의 (a)는 일실시예에 따른 VCM(210)의 사시도이고, 도 2의 (b)는 VCM(210)에 노출되어 있는 4개의 입출력단자를 나타낸 것이다. VCM(210)의 외부에는 상술한 GND(192), SDA(172), SCL(171), 및 VDD(191)가 노출되어 있을 수 있다. 그리고 상술한 OUTP(181) 및 OUTN(182)는 VCM(210)의 외부에 노출되어 있지 않을 수 있다.
도 3은 VCM 및 VCM 구동장치를 포함하여 구성된, 일 실시예에 따른 자동초점렌즈 구동 시스템을 나타낸 것이다.
하우징(21)은 렌즈(220) 및 자석(23)을 포함하는 경통(lens barrel)(22), 렌즈(220)의 이동을 원활하도록 하는 볼(ball)(24), 및 코일(240)을 포함할 수 있다. 렌즈(220)는 렌즈가 상하로 움직임에 따라 자동초점을 맞추도록 되어 있다.
렌즈를 목표위치에 이동시키고자 할 때에, VCM을 피드백 제어하는 방식을 이용하여 렌즈를 상기 목표위치로 이동시킬 수 있다. 이때, 상기 피드백 제어를 위하여 홀센서(110)는 렌즈(220)의 현재 위치에 관한 현재 위치값을 감지하여 출력할 수 있다. 그리고 상기 검출된 현재 위치값(131, PU)이 상기 목표위치와 동일해질 때까지 VCM을 피드백 제어하게 된다. 상기 목표위치는 렌즈(220)의 광축인 y축 상에서 정의될 수 있으며, 매크로 위치(y=0)에서 무한대 위치(y=1023) 사이의 값을 가질 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 자동초점렌즈 구동 시스템의 구성도를 나타낸 것이다.
일 실시예에 따른 VCM 구동장치(10)에는 도 1에서 설명한 것과 같이 6개의 단자, 즉, SCL(171), SDA(172), OUTP(181), OUTN(182), VDD(191), 및 GND(192)가 제공될 수 있다.
VCM 구동장치(10)는, 렌즈(220), 렌즈(220)를 통해 입사된 빛을 수광하는 이미지센서(230), 렌즈(220)의 초점거리를 조절하는 VCM(210)을 포함하는 촬상장치(20)의 동작을 제어할 수 있다. 그리고 VCM 구동장치(10)는 홀 센서(110)를 이용하여 렌즈(220)의 위치를 감지할 수 있다.
촬상장치(20)에는 자석(250) 및 코일(240)이 설치되어 있을 수 있다. 자석(250)은 렌즈(220)에 고정되어 배치되어 있을 수 있다. 코일(240)에 구동전류(I)가 제공되면 자석(250) 및 코일(240) 간에 형성되는 전자기력에 의하여 렌즈(220)의 위치가 변동될 수 있다.
VCM 구동장치(10)는 SCL(171) 및 SDA(172)를 통해 호스트(30)가 제공하는 명령을 수신할 수 있다. 호스트(30)는 렌즈(220)의 초점거리가 사용자의 의도에 맞는 값을 갖도록 하는 명령을 제공할 수 있다. 따라서 호스트(30)는 사용자 인터페이스(40)를 통해 사용자의 입력을 수신할 수 있다.
도 5는 도 1에 나타낸 코일 구동부(150)의 구동모드별 동작 상태를 예시한 것이다.
코일 구동부(150)는, 구동전류(I)를 출력하는 데에 사용되는 4개의 트랜지스터(51, 52, 53, 54)를 포함할 수 있다. 4개의 트랜지스터(51, 52, 53, 54)에는 코일(240)이 연결되어 소위 H-브리지 형태의 회로를 형성할 수 있다. 도 5에서는 이해를 돕기 위해 4개의 트랜지스터(51, 52, 53, 54) 뿐만 아니라 코일(210)을 함께 도시하였다.
상기 각 트랜지스터는 각각 예컨대, FET일 수 있다. 이때, 트랜지스터(51, 52, 53, 54)의 각 게이트에 입력되는 제어전압은 출력제어부(145)로부터 제공받을 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 보통 코일 구동부(150)는 4가지 모드를 갖는다. 제1모드를 나타내는 (a)는 대기모드, 제2모드를 나타내는 (b) 및 (c)는 브레이크모드, 제3모드를 나타내는 (d)는 forward 전류구동모드, 그리고 제4모드를 나타내는 (e)는 backward 전류구동모드를 나타낸다.
도 5의 (a)의 경우, 4개의 트랜지스터(51, 52, 53, 54) 모두가 오프 상태를 갖는다.
도 5의 (b)의 경우, 4개의 트랜지스터(51, 52, 53, 54) 중 트랜지스터(51, 52) 만이 오프 상태를 갖는다.
도 5의 (c)의 경우, 4개의 트랜지스터(51, 52, 53, 54) 중 트랜지스터(53, 54) 만이 오프 상태를 갖는다.
도 5의 (d)의 경우, 4개의 트랜지스터(51, 52, 53, 54) 중 트랜지스터(52, 53) 만이 오프 상태를 갖는다.
도 5의 (e)의 경우, 4개의 트랜지스터(51, 52, 53, 54) 중 트랜지스터(51, 54) 만이 오프 상태를 갖는다.
일반적으로, 코일 구동부(150)의 동작모드는 도 5에 제시한 모드들로 구성되며, 이와 다른 모드가 제공된다면 이는 별도의 기술적 목표를 달성하기 위한 것일 것이다. 도 5에 제시한 동작모드 중에는 4개의 트랜지스터(51, 52, 53, 54) 중 어느 하나만이 온 상태를 갖는 모드는 제시되어 있지 않다.
상술한 VCM 구동장치(10)는 VCM(210)과 통합되어 제공될 수 있다. 예컨대, VCM 구동장치(10)는 VCM(210)의 하우징 내에 설치되어 제공될 수 있으며, 이때, VCM 구동장치(10)는 VCM(210)의 하우징 바깥으로 드러나지 않을 수 있다. 이 경우에도, VCM 구동장치(10)는 외부로부터 전원을 입력받고 또한 외부와의 통신 채널을 제공받아야 하기 때문에, 이를 위해 필요한 SCL(171), SDA(172), VDD(191), 및 GND(192) 단자가 VCM(210)의 하우징 바깥으로 노출되어 있을 수 있다. 이에 비하여, VCM 구동장치(10)의 단자들 중 OUTP(181) 및 OUTN(182)은 VCM(210) 내의 코일(240)에만 연결되면 되므로, OUTP(181) 및 OUTN(182) 단자는 VCM(210)의 하우징 바깥으로 노출될 필요가 없다.
한편, VCM 구동장치(10)의 레지스터 등에 저장되는 파라미터 값들은 상기 저항값에 의존할 수 있다. 따라서 VCM 구동장치(10)에 연결되어 사용되는 VCM(210)에 포함되는 코일(240)이 갖는 정확한 저항값을 알 필요가 있다. 그러나 특정한 사용자 기기에 사용되는 VCM(210)에 포함되는 코일(240)는 이상적으로는 모두 동일한 저항값을 갖는 것이 바람직하지만, 제조편차에 따라 그 저항값에 차이가 존재한다. 따라서 각 코일(240)의 저항값을 측정할 방법이 제공되어야 하는데, 이를 위해서는 코일(240)의 양 단자, 또는 코일(240)의 양 단자에 연결되는 OUTP(181) 및 OUTN(182) 단자가 VCM(210)의 하우징 바깥으로 노출되어야 하는데, 다른 이유에 의해 이러한 구성이 불가능할 수 있으며, 이 때에는 각 코일(240)의 저항값을 측정할 방법이 없다는 문제가 있다.
본 발명에서는 VCM에 포함되는 코일의 저항을 측정하는 방법으로서 VCM 구동장치를 이용하는 기술을 제공하고자 한다.
본 발명은, VCM 자체에서 외부로 코일 단자가 나오지 않는 상태에서, 코일 저항을 측정하여 생산 시에도 코일 상태 및 편차를 관리할 수 있고, 출하 이후 카메라 모듈에 장착된 이후에도 코일의 상태를 파악할 수 있도록 하는 기술을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 관점에 따라, 제1전류입출력단자(OUTP) 및 제2전류입출력단자(OUTN)을 통해 외부의 코일(240)에게 구동전류를 제공하는 VCM 구동장치(10)를 제공할 수 있다. 상기 VCM 구동장치(10)는, 상기 코일과 함께 H-브리지 회로를 구성하는 4개의 트랜지스터들(51, 52, 53, 54) 및 제1전류원(55)을 포함하는 코일 구동부(150); 상기 제1전류입출력단자와 상기 제2전류입출력단자 간의 전위차를 피드백하는 피드백 경로(P1); ADC(130); 제1스위치(19); 및 제어부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어부는, 상기 VCM 구동장치가 상기 코일의 저항값을 측정하는 모드로 동작하는 동안에, 상기 코일을 통해 미리 결정된 제1측정전류가 흐르도록, 상기 4개의 트랜지스터 중 한 개의 트랜지스터만을 온 상태로 유지하도록 하고, 상기 제1전류원이 상기 제1측정전류를 출력하도록 상기 제1전류원을 제어하도록 되어 있고, 상기 전위차가 상기 ADC에 입력되도록, 제1스위치가 상기 피드백 경로를 상기 ADC의 입력단자에 연결하도록 상기 제1스위치를 제어하도록 되어 있으며, 그리고 상기 제1측정전류의 값과 상기 전위차에 기초하여 상기 코일의 저항값을 산출하도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 제1전류원의 양 단자 중 전류출력단자는 상기 제1전류입출력단자 및 상기 제2전류입출력단자 중 어느 하나를 통해 상기 코일의 일 단자에 연결되어 있으며, 상기 온 상태로 유지되는 한 개의 트랜지스터는, 상기 4개의 트랜지스터들 중 상기 코일의 타 단자에 연결되어 있는 것일 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 상기 VCM 구동장치가 상기 코일의 저항값을 측정하는 모드 이외의 다른 모드로 동작할 때에는, 상기 제1전류원이 실질적으로 0의 값을 갖는 전류를 출력하도록 제어하거나, 또는 상기 제1전류원의 상기 전류출력단자가 상기 제1전류입출력단자 및 상기 제2전류입출력단자 모두에 연결되지 않은 상태로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 VCM 구동장치는, 홀센서(110)를 포함하는 홀센서 전압 제공부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 VCM 구동장치가 상기 코일의 저항값을 측정하는 모드 이외의 다른 모드로 동작할 때에는, 상기 전위차가 상기 ADC에 입력되지 않고 상기 홀센서 전압 제공부의 출력전압이 상기 ADC에 입력되도록 상기 제1스위치를 제어하도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 VCM 구동장치는, 상기 ADC로부터 입력받은 디지털 값이 에러가 발생했는지를 검사하는 PID 제어부(140); 및 코일 구동부에 포함된 상기 4개의 트랜지스터들의 온오프 상태를 제어하는 제어신호를 생성하는 출력제어부(145)를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 PID 제어부 또는 상기 출력제어부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 VCM 구동장치는, EEPROM(142)을 더 포함하며, 시리얼 통신 클록 단자(171) 및 시리얼 통신 데이터 단자(172)를 포함하는 통신 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는, 상기 통신 인터페이스를 통해 미리 결정된 명령을 수신하면 상기 코일의 저항값을 측정하는 모드로 전환하도록 되어 있고, 상기 산출된 상기 코일의 저항값을 상기 EEPROM에 저장하거나 또는 상기 통신 인터페이스를 통해 외부에 제공하도록 되어 있을 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 VCM 구동장치는, 상술한 VCM 구동장치; 및 상기 코일을 포함하는 VCM;을 포함하며, 상기 VCM 구동장치는 상기 VCM의 하우징 내에 설치되어 있고, 상기 코일의 양 단자, 상기 제1전류입출력단자, 및 상기 제2전류입출력단자는 상기 VCM의 하우징 외부로 노출되어 있지 않으며, 상기 VCM 구동장치에 형성되어 있는 시리얼 통신 클록 단자(171), 시리얼 통신 데이터 단자(172), 전원단자(VDD), 및 기준전위단자(GND)는 상기 VCM의 하우징 외부로 노출되어 있을 수 있다.
본 발명에 따르면 VCM에 포함되는 코일의 저항을 측정하는 방법으로서 VCM 구동장치를 이용하는 기술을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면 VCM 자체에서 외부로 코일 단자가 나오지 않는 상태에서, 코일 저항을 측정하여 생산 시에도 코일 상태 및 편차를 관리할 수 있고, 출하 이후 카메라 모듈에 장착된 이후에도 코일의 상태를 파악할 수 있도록 하는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 VCM 구동장치(10)의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 일 실시예에 따라 제공되는 VCM(210)의 외관 및 단자를 나타낸 것이다.
도 3은 VCM 및 VCM 구동장치를 포함하여 구성된, 일 실시예에 따른 자동초점렌즈 구동 시스템을 나타낸 것이다.
도 4는 일 실시예에 따른 자동초점렌즈 구동 시스템의 구성도를 나타낸 것이다.
도 5는 도 1에 나타낸 코일 구동부(150)의 구동모드별 동작 상태를 예시한 것이다.
도 6은 본 발명이 일 실시예에 따라 제공되는 VCM 구동장치(10)의 구조를 나타낸 것이다.
도 7은 도 6에 나타낸 코일 구동부(150)의 구조를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
도 6은 본 발명이 일 실시예에 따라 제공되는 VCM 구동장치(10)의 구조를 나타낸 것이다.
VCM 구동장치(10)는 홀센서(110), ADC(130), PID 제어부(140), 출력제어부(145), 코일 구동부(150), LDO(141), EEPROM(142), BGR(143), 홀 바이어스 전압구동부(160), 및 I2C 인터페이스(170)를 포함할 수 있다. 상기 코일 구동부(150)는 VCM에 흐르는 전류를 구동하는 기능을 할 수 있다.
또한, VCM 구동장치(10)는 상술한 SCL(171), SDA(172), VDD(191), GND(192), VCM(210), OUTP(181), 및 OUTN(182)를 포함한다.
도 6에 제시한 상기 구성요소들은 도 1에서 설명한 기능을 수행할 수 있다.
VCM 구동장치(10)는 렌즈 및 상기 렌즈의 초점거리를 조절하는 VCM을 포함하는 촬상장치의 동작을 제어할 수 있다. 그리고 VCM 구동장치(10)는 홀센서(110)를 이용하여 렌즈의 위치를 감지하고 교정할 수 있다.
홀센서(110)는 렌즈의 현재 위치에 관한 차동신호를 출력할 수 있다.
홀 오프셋 상쇄부(125) 및 증폭부(120)는, 상기 출력된 차동신호를 증폭하고, 상기 차동신호 또는 상기 증폭된 차동신호의 값에 필요한 값을 더하는 시프트 기능을 하도록 되어 있을 수 있다. 홀 오프셋 상쇄부(125) 및 증폭부(120)는, VCM 구동장치(10)가 상기 촬상장치를 제어할 때에, ADC(130)의 입력범위가 빠짐없이 모두 이용될 수 있도록 하면서, 그리고 렌즈의 특정 위치가 ADC(130)에 의해 검출되지 못하는 경우가 발생하지 않도록 하면서, 경통 내에서의 렌즈의 이동범위와 상기 ADC의 입력범위를 정밀하게 서로 일치시키기 위한 구성을 가질 수 있다.
홀센서(110), 홀 오프셋 상쇄부(125), 및 증폭부(120)를 포함하는 기능부를 본 명세서에서는 홀센서 전압 제공부라고 지칭할 수 있다.
ADC(130)는 홀 오프셋 상쇄부(125) 및 증폭부(120)로부터 입력된 증폭 및 시프트된 전압값(Vadc)을 디지털 값으로 변환하여 출력할 수 있다.
PID 제어부(140)는 ADC(130)로부터 입력받은 디지털 값에 대하여 에러가 발생했는지 검사할 수 있으며, 출력제어부(145)에 상기 검사 과정을 거친 디지털 값을 제공할 수 있다.
출력제어부(145)는 상기 디지털 값에 따라 VCM에게 제공할 구동전류에 관한 값을 갖는 출력값을 출력할 수 있다.
코일 구동부(150)는 출력제어부(145)의 출력값에 따라 VCM을 구동할 수 있다.
홀 바이어스 전압 또는 전류 구동부(160)는 홀센서(110)의 동작을 위한 바이어스 전압 또는 전류를 홀센서에 제공할 수 있다. 홀 바이어스 전압 또는 전류의 크기에 따라 상기 홀센서(110)의 민감도가 달라질 수 있다.
VCM 구동장치(10)는 총 6개의 입출력단자를 가질 수 있다. ① GND(192)는 VCM 구동장치(10)에 기준전위가 입력되는 단자이다. ② SDA(172)는 I2C 통신규약을 따르는 데이터가 입출력되는 단자이다. ③ SCL(171)는 I2C 통신규약을 따르는 클록을 입출력하는 단자이다. ④ VDD(191)는 VCM 구동장치(10)에 구동전원이 입력되는 단자이다. ⑤ OUTP(181) 및 ⑥ OUTN(182)는 VCM 구동장치(10)가 출력하는 VCM 구동전류가 입출력되는 단자 쌍이다. OUTP(181) (또는 OUTN(182))로부터 출력된 VCM 구동전류는 OUTN(182) (또는 OUTP(181))를 통해 다시 입력된다. OUTP(181) 및 OUTN(182)는 VCM에 포함된 코일(240)의 양단에 연결될 수 있다. 상기 VCM 구동전류는 상기 코일(240)을 통해 흐를 수 있다.
한편, 도 1와 도 6을 비교해보면, 도 6에 제시된 VCM 구동장치(10)는, 첫째, 제1스위치(19)를 더 포함하며, 둘째, OUTP, OUTN의 노드의 전압을 ADC(130)의 입력단자에 제공하기 위한 피드백 경로(P1)을 더 포함한다는 점, 그리고 셋째, 코일 구동부(150)의 구성이 변경된다는 점을 포한한 복수 개의 다른 구성들이 존재한다. 이하 이에 대하여 도 6 및 도 7을 참고하여 설명한다.
도 7은 도 6에 나타낸 코일 구동부(150)의 구조를 나타낸 것이다.
코일 구동부(150)는, 구동전류(I)를 출력하는 데에 사용되는 4개의 트랜지스터(51, 52, 53, 54)를 포함할 수 있다. 4개의 트랜지스터(51, 52, 53, 54)에는 코일 구동부(150)의 외부에 있는 코일(210)이 연결되어 소위 H-브리지 형태의 회로를 형성할 수 있다. 도 7에서는 이해를 돕기 위해 4개의 트랜지스터(51, 52, 53, 54) 뿐만 아니라 코일(210)을 함께 도시하였다.
코일 구동부(150) 중 코일(210)과 연결되는 두 개의 단자(OUT1, OUT2)는, VCM 구동장치(10)의 입출력 단자인 OUTP(181) 및 OUTN(182)과 전기적으로 동일한 노드일 수 있다.
또한, 코일 구동부(150)는 직류전류를 제공하는 제1전류원(55)을 더 포함한다. 사용자는 제1전류원(55)이 출력하는 직류전류의 값을 조절할 수 있다.
제1전류원(55)의 양 단자 중 전류출력단자는, 도 7의 (a)에 나타낸 것과 같이 코일 구동부(150)의 제1단자(OUT1)에 연결되거나, 또는 도 7의 (b)에 나타낸 것과 같이 코일 구동부(150)의 제2단자(OUT2)에에 연결될 수 있다.
도 7에 나타낸 코일 구동부(150)는, 도 5에 나타낸 것과 같이 제1모드 내지 제4모드, 즉, 대기모드, 브레이크모드, forward 전류구동모드, backward 전류구동모드를 가질 수 있다.
이에 더불어, 도 7에 나타낸 코일 구동부(150)는, 제5모드인 코일저항 측정모드를 더 가질 수 있다.
상기 제1모드 내지 제4모드의 경우, 출력제어부(145)는 제1전류원(55)이 0A의 값을 출력하도록 코일 구동부(150)를 제어할 수 있다. 또는, 상기 제1모드 내지 제4모드의 경우, 출력제어부(145)는 제1전류원(55)이 존재하지 않는 것처럼 동작하도록 코일 구동부(150)를 제어할 수 있다.
상기 제5모드로 동작하는 동안, 즉, 상기 코일저항 측정모드로 동작하는 동안, VCM 구동장치(10)는 다음과 같이 제어될 수 있다.
첫째, 제1전류원(55)이 코일 구동부(150) 중 코일 구동부(150)의 바깥에 존재하는 코일(240)에 연결되는 두 개의 단자 중 일 단자(ex: 제1단자(OUT1) 또는 제2단자(OUT2))에 미리 결정된 값을 갖는 정전류인 제1측정전류(IM)를 제공하도록 제어할 수 있다. 이러한 제어를 위한 제어신호는 출력제어부(145) 또는 PID 제어부(140) 또는 도시하지 않은 별도의 제어부에서 생성되어 출력될 수 있다.
둘째, 제1전류원(55)이 상기 제1측정전류(IM)를 제공하는 동안, 상기 코일저항 측정모드로 동작하는 동안, 상기 두 개의 단자 중 타 단자(ex: 제2단자(OUT2) 또는 제1단자(OUT1))에 연결된 두 개의 트랜지스터 중 어느 하나의 트랜지스터를 온 상태로 유지시킴으로써, 상기 제1측정전류(IM)가 코일(240) 및 상기 어느 하나의 트랜지스터를 통해 흐를 수 있도록 할 수 있다. 예컨대 상기 두 개의 트랜지스터 중 어느 하나의 트랜지스터는 기준전위(GND)에 연결된 트랜지스터일 수 있다. 이러한 제어를 위한 제어신호는 출력제어부(145) 또는 도시하지 않은 별도의 제어부에서 생성되어 출력될 수 있다.
셋째, 제1전류원(55)이 상기 제1측정전류(IM)를 제공하는 동안, 상기 코일저항 측정모드로 동작하는 동안, 코일 구동부(150)에 포함된 4개의 트랜지스터들(51~54) 중 상기 어느 하나의 트랜지스터를 제외한 나머지 3개의 트랜지스터는 오프 상태를 갖도록 제어할 수 있다. 이러한 제어를 위한 제어신호는 출력제어부(145) 또는 도시하지 않은 별도의 제어부에서 생성되어 출력될 수 있다.
넷째, 상기 코일저항 측정모드로 동작하는 동안, 제1스위치(19)가 ADC(19)의 차동입력단자를 피드백 경로(P1)에 연결되도록 제어할 수 있다. 이와 달리, 상기 코일저항 측정모드가 아닌 상술한 제1모드 내지 제4모드로 동작하는 동안에는, 제1스위치(19)는 ADC(19)의 차동입력단자를 증폭부(120)의 출력단자에 연결하도록 제어할 수 있다. 또는, 상기 코일저항 측정모드가 아닌 상술한 제1모드 내지 제4모드로 동작하는 동안에는, 제1스위치(19)는 ADC(19)의 차동입력단자를 홀센서(110)의 출력신호 쪽에 연결할 수 있다. 이러한 제어를 위한 제어신호는, 제1스위치(19)에게 제공될 수 있으며, PID 제어부(140) 또는 도시하지 않은 별도의 제어부에서 생성되어 출력될 수 있다.
일 실시예에서, 제1스위치(19)는 ADC(19)의 차동입력단자를 피드백 경로(P1)에 연결하거나 홀센서(110)의 출력신호 쪽에 연결하는 두 가지의 연결모드만을 제공할 수 있다.
상기 피드백 경로(P1)는 VCM 구동장치(10)의 입출력단자들 중 코일(240)에 구동전류를 제공하는 단자(OUTP) 및 단자(OUTN)에 연결된 2개의 신호라인들로 이루어질 수 있다. 이때, VCM 구동장치(10)의 단자(OUTP) 및 단자(OUTN)는 제1전류원(55)의 제1단자(OUT1) 및 제2단자(OUT2)와 전기적으로 동일한 노드이다. 따라서 도 7에 나타낸 바와 같이, 피드백 경로(P1)가 제1전류원(55)으로부터 시작되는 것처럼 표현할 수도 있다.
다섯째, 상기 코일저항 측정모드로 동작하는 동안, ADC(130)는 피드백 경로(P1)를 통해 획득된 전압으로서, 코일(240) 양단의 전압에 관한 제1측정전압(VM)을 출력할 수 있다. 이때, PID 제어부(140) 또는 도시되지 않은 다른 제어부는, 상기 미리 결정된 값을 갖는 제1측정전류(IM)와 상기 제1측정전압(VM)을 이용하여 코일(240)의 저항값을 계산할 수 있다.
VCM 구동장치(10)에 전원이 인가되면, VCM 구동장치(10)는 상술한 5가지 모드 또는 별도의 추가 모드 중 어느 하나의 모드에 있게 된다. 이때, VCM 구동장치(10)가 상기 코일저항 측정모드로 동작하도록 모드를 변환하기 위하여, 사용자는 사용자 인터페이스(40)를 통해 모드 변환 명령을 내릴 수 있다. 호스트(30)는 이러한 사용자 명령을 I2C 통신 프로토콜을 이용하여 VCM 구동장치(10)의 SCL(171) 및 SDA(172) 단자를 통해 VCM 구동장치(10)에게 전달할 수 있다.
VCM 구동장치(10)가 상기 코일저항 측정모드로 동작하여 계산한 코일(240)의 저항값은 EEPROM(142)에 저장되고 및/또는 I2C 통신 프로토콜을 이용하여 호스트(30) 및 사용자 인터페이스(40)에게 전달될 수 있다. 상기 저장된 저항값은 VCM 구동장치(10)의 파라미터 세팅에 이용될 수 있다. 상기 계산된 코일(240)의 저항값을 저장하거나 전달하는 역할은 PID 제어부(140), 출력제어부(145), 또는 도시되지 않은 다른 제어부에 의해 실행될 수 있다.
ADC(130)의 입력 다이내믹 범위를 a볼트라고 가정하고 ADC의 해상도가 N-비트 해상도인 것을 가정하면, a/(2N-1)볼트의 1 LSB 에 해당하는 ADC 입력전압을 계산할 수 있다
제1전류원(55)은 정전류원으로서 가변가능하게 사용할 수 있다. 만일, 제1전류원(55)이 b암페어를 출력하는 것으로 설정하는 경우, 제1단자(OUT1)의 제2단자(OUT2) 간의 전위차를 나타내는 ADC(130)의 출력코드가 c LSB 라고 가정하면 코일(240)의 저항값 r은 r = c * a / (2N -1) / b 인 것으로 결정할 수 있다.
예컨대, ADC(130)의 입력 다이내믹 범위를 1 볼트인 것으로 가정하고 ADC(130)의 10비트 ADC인 것을 가정할 경우, 1000mV/1023LSB 의 1 LSB 에 해당하는 ADC 입력 전압을 계산할 수 있다.
그리고 제1전류원(55)의 출력값으로서 1mA를 설정하는 경우, 제1단자(OUT1)의 제2단자(OUT2) 간의 전위차를 나타내는 ADC(130)의 출력코드가 30 LSB 라고 가정하면, 이때 코일(240)의 저항값은 (30 * 1000mV / 1023 ) / 1 mA = 29.3255 ohm 인 것으로 결정할 수 있다.
도 7의 (a)와 같이 구성하였을 때에 제1단자(OUT1)의 제2단자(OUT2) 간의 전위차를 나타내는 ADC(130)의 출력코드가 양의 값을 갖는다면, 도 7의 (a)와 같이 구성하였을 때에 제1단자(OUT1)의 제2단자(OUT2) 간의 전위차를 나타내는 ADC(130)의 출력코드가 음의 값을 갖는다.
상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.

Claims (7)

  1. 제1전류입출력단자 및 제2전류입출력단자를 통해 외부의 코일에게 구동전류를 제공하는 VCM 구동장치로서,
    제1전류원을 포함하는 코일 구동부; 및 ADC;를 포함하며,
    상기 VCM 구동장치가 상기 코일의 저항값을 측정하는 모드로 동작하는 동안에, ① 상기 코일을 통해 미리 결정된 제1측정전류가 흐르도록 상기 제1전류원을 제어하도록 되어 있고, ② 상기 제1전류입출력단자와 상기 제2전류입출력단자 간의 전위차가 상기 ADC에 입력되도록 되어 있으며, 그리고 ③ 상기 전위차에 기초하여 상기 코일의 저항값을 산출하도록 되어 있는,
    VCM 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1전류원의 양 단자 중 전류출력단자는 상기 제1전류입출력단자 및 상기 제2전류입출력단자 중 어느 하나를 통해 상기 코일의 일 단자에 연결되어 있으며,
    상기 VCM 구동장치가 상기 코일의 저항값을 측정하는 모드로 동작하는 동안에 상기 제1측정전류가 상기 코일을 통해 흐르도록, 상기 코일의 타 단자는 임의의 전류 경로에 연결되어 있는,
    VCM 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코일 구동부는 상기 코일과 함께 H-브리지 회로를 구성하는 복수 개의 트랜지스터들을 더 포함하며,
    상기 VCM 구동장치가 상기 코일의 저항값을 측정하는 모드로 동작하는 동안에, ① 상기 복수 개의 트랜지스터들 중 한 개의 트랜지스터만을 온 상태로 유지하고, 그리고 ② 상기 제1전류원의 양 단자 중 전류출력단자는 상기 제1전류입출력단자 및 상기 제2전류입출력단자 중 어느 하나를 통해 상기 코일의 일 단자에 연결되어 있으며,
    상기 VCM 구동장치가 상기 코일의 저항값을 측정하는 모드로 동작하는 동안에 상기 온 상태로 유지되는 한 개의 트랜지스터는, 상기 복수 개의 트랜지스터들 중 상기 코일의 타 단자에 연결되어 있는 것인,
    VCM 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 VCM 구동장치가 상기 코일의 저항값을 측정하는 모드 이외의 다른 모드로 동작할 때에는, 상기 제1전류원이 실질적으로 0의 값을 갖는 전류를 출력하도록 제어하거나, 또는 상기 제1전류원의 양 단자 중 전류출력단자가 상기 제1전류입출력단자 및 상기 제2전류입출력단자 모두에 연결되지 않은 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는,
    VCM 구동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1전류입출력단자와 상기 제2전류입출력단자 간의 전위차를 피드백하는 피드백 경로; 홀센서를 포함하는 홀센서 전압 제공부; 및 제1스위치;를 더 포함하며,
    상기 VCM 구동장치가 상기 코일의 저항값을 측정하는 모드로 동작하는 동안에, 상기 전위차가 상기 ADC에 입력되도록, 상기 제1스위치가 상기 피드백 경로를 상기 ADC의 입력단자에 연결하도록 상기 제1스위치를 제어하도록 되어 있으며, 그리고
    상기 VCM 구동장치가 상기 코일의 저항값을 측정하는 모드 이외의 다른 모드로 동작할 때에는, 상기 전위차가 상기 ADC에 입력되지 않고 상기 홀센서 전압 제공부의 출력전압이 상기 ADC에 입력되도록 상기 제1스위치를 제어하도록 되어 있는,
    VCM 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    저장부; 및
    통신 클록 단자 및 통신 데이터 단자를 포함하는 통신 인터페이스를 더 포함하며,
    상기 통신 인터페이스를 통해 미리 결정된 명령을 수신하면 상기 코일의 저항값을 측정하는 모드로 전환하도록 되어 있고,
    상기 산출된 상기 코일의 저항값을 상기 저장부에 저장하거나 또는 상기 통신 인터페이스를 통해 외부에 제공하도록 되어 있는,
    VCM 구동장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 VCM 구동장치; 및
    상기 코일을 포함하는 VCM;
    을 포함하며,
    상기 VCM 구동장치는 상기 VCM의 하우징 내에 설치되어 있고,
    상기 코일의 양 단자, 상기 제1전류입출력단자, 및 상기 제2전류입출력단자는 상기 VCM의 하우징 외부로 노출되어 있지 않으며,
    상기 VCM 구동장치에 형성되어 있는 통신 클록 단자, 통신 데이터 단자, 전원단자, 및 기준전위단자는 상기 VCM의 하우징 외부로 노출되어 있는,
    전류구동장치.
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