KR20100077899A - 햅틱 드라이버 기능을 내장한 진동 모터 - Google Patents

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Abstract

제조원가를 크게 낮춘 햅틱 기능을 내장한 진동모터가 개시된다. PWM 입력신호와 홀 센서로부터의 출력전압을 입력받고, 상기 PWM 입력신호에 따라 서로 다른 전압을 출력하는 제어 로직; 및 상기 서로 다른 전압을 기준전압과의 비교 연산을 수행하여 차동 증폭하여 모터를 구동하는 구동부를 포함한다.
햅틱, 촉각 센서, PWM, 선형성, 차동 증폭기, 비교 연산, 듀티비

Description

햅틱 드라이버 기능을 내장한 진동 모터{Vibration Motor embedded Haptic Driving function}
본 발명은 햅틱 드라이버 기능을 내장한 진동 모터에 관한 것이다.
터치 폰 스크린의 슬림화를 위하여 고진동 및 고응답성 모터를 요구하고 있으며, 햅틱(haptic) 기능을 구현하기 위한 햅틱 드라이버 IC를 세트 인쇄회로기판에 실장하여 진동 모터에 햅틱 기능을 제공한다.
그런데, 햅틱 기능의 구현과 함께 진동 모터의 크기를 줄이고자 하는 요구가 증대되고 있다. 현재, 햅틱 기능을 구현하기 위한 진동 모터로 도 1과 같은 브러시 코인 모터가 사용되고 있다.
도 1은 종래의 편평형 진동 모터의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 상호 결합된 브라켓(11)과 케이스(13)가 마련되고, 브라켓(11) 및 케이스(13)에는 지지축(15)의 하단부측 및 상단부측이 각각 지지된다.
지지축(15)의 외주면에는 베어링(17)이 회전가능하게 설치되고, 베어링(17)에는 베어링(17)과 일체로 회전하면서 진동을 발생하는 편심된 회전자(21)가 고정된다. 회전자(21)는 회전자기판(21a), 회전자기판(21a)에 설치된 코일(21b)과 웨이 트(21c) 및 지지부재(21d)를 가진다.
브라켓(11)에는 회전자(21)와 작용하여 회전자(21)를 회전시키는 고정자인 마그네트(23)가 설치된다. 그리고, 브라켓(11)에는 기판(25)이 설치되고, 기판(25)에는 외부의 전원을 코일(21b)로 전달하기 위한 브러시(27)가 설치된다.
그리하여, 외부의 전원이 코일(21b)로 공급되면, 코일(21b)과 마그네트(23) 사이에 형성되는 전자기력에 의하여 회전자(21)가 회전하면서 진동을 발생한다.
이러한 구조를 갖는 진동 모터의 경우, 브러시가 마그네트 내부에 배치되어 있기 때문에, 모터의 외경을 줄이면 마그네트 내경은 브러시 때문에 변경할 수 없고 외경만 줄일 수 있기 때문에 모터의 토크가 현저하게 떨어지므로 모터가 적정 전압에서 기동하지 못하는 문제가 발생한다. 따라서, 모터의 외경을 줄이는데에는 한계가 있다.
따라서, 결국 브러시 모터 대신에 BLDC 모터를 적용하는 것을 고려하게 되었다, 그러나, BLDC 모터의 경우에는, 모터 구동용 IC가 모터 내부에 내장되어 있고, 세트 인쇄회로기판에는 별도로 햅틱 드라이버 IC를 실장해야 하기 때문에 햅틱을 구현하는데 가격이 상승한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 햅틱 기능을 내장하여 제조원가를 낮춘 진동모터를 제공하는 것이다.
상기의 목적은, PWM 입력신호와 홀 센서로부터의 출력전압을 입력받고, 상기 PWM 입력신호에 따라 서로 다른 전압을 출력하는 제어 로직; 및 상기 서로 다른 전압을 기준전압과의 비교 연산을 수행하여 차동 증폭하여 모터를 구동하는 구동부를 포함하는 햅틱 드라이버 기능을 내장한 진동 모터에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 구동부는 제 1 차동 증폭기와 제 2 차동 증폭기로 구성되고, 상기 제 1 및 제 2 차동 증폭기의 비반전단자에는 상기 기준전압이 인가되고, 반전단자에는 각각 상기 서로 다른 전압이 인가된다.
바람직하게, 상기 기준전압은 기판 전압일 수 있다.
바람직하게, 상기 제어 로직은 상기 PWM 입력신호의 듀티비에 따라 상기 홀 센서의 출력전압을 가변하여 출력한다.
상기의 구성에 의하면, 모터 내부에 힙틱 기능을 갖는 드라이버 모듈을 내장함으로써 제조원가를 크게 줄일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명한다.
햅틱 기능 기능을 유지하기 위해서는 모터 구동용 PWM 신호의 튜티비(Duty Ratio)에 따라 선형성을 구현하여야 한다.
도 2는 종래 진동 모터에 내장된 구동 IC를 나타내는 회로도이다.
구동 로직(110)은 세트 인쇄회로기판에 실장된 MCU의 PWM 입력신호와 홀 센서(100)에서 입력되는 위치신호를 입력받아 구동신호를 출력하며, 이 구동신호는 H-브리지 회로(120)의 4개의 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3, Q4)를 온/오프 제어하여 모터(130)를 회전/정지시킨다.
이때, H-브리지 회로(120)에서 듀티비 50% 구간에서는 모터(130)의 인가전압이 0V가 되어야 하며, 가령 제 1 스위칭 소자(Q1, Q4)가 온 상태에서 바로 제 2 스위칭 소자(Q2, Q3)가 온 하여 모터(130)를 정지해야 하므로 제 1 및 제 2 스위칭 소자가 동시에 온 되면 모터(130)가 단락되므로 이를 방지하기 위해서는 제 1 및 제 2 스위칭 소자가 순차적으로 온 되도록 어느 정도의 시간 지연을 주어야 한다. 따라서 듀티비 50% 구간에서는 선형이 아닌 비선형으로 되는 문제가 발생한다.
따라서, 구동 IC를 내장한 종래 BLDC 모터에 단순히 햅틱 드라이버 IC를 내장하는 것으로는 햅틱 기능을 구현할 수 없다는 결과를 가져온다.
도 3은 본 발명에 따른 햅틱 기능을 구비한 드라이버 모듈을 나타내는 회로도이다.
제어 로직(210)은 세트 인쇄회로기판에 실장된 MCU의 PWM 입력신호와 홀 센서(200)에서 출력되는 출력전압 Vhall를 입력받으며, 제 1 출력단(212)과 제 2 출력단(214)을 구비한다.
또한, 제어 로직(210)의 후단에 위치한 구동부(220)는 병렬 연결된 제 1 차동 증폭기(222)와 제 2 차동 증폭기(224)로 구성된다. 제 1 및 제 2 차동 증폭기(222, 224)에서 비반전단자에는 기준전압 Vref가 인가되고, 반전단자에는 각각 제어 로직(210)의 출력전압이 인가되며, 이들 제 1 및 제 2 차동 증폭기(222, 224)의 출력전압은 모터(250)에 인가된다.
여기서, 기준전압 Vref는 가령 기판에 인가되는 3V의 기판전압 VDD일 수 있으며, 홀 센서(200)의 출력에 의한 출력전압은 PWM 입력신호의 듀티비에 따라 인가전압이 가변된다.
이러한 구성을 갖는 드라이버 모듈의 동작에 대해 설명한다.
홀 센서(200)의 출력전압 Vhall은 제어 로직(210)에 인가되어 PWM 입력신호의 듀티비에 따라 가변된 인가전압, 가령 3V의 전압이 출력되는데, 사용자의 터치 등의 동작이 감지되어 PWM 입력신호가 '하이'일 때 제어 로직(210)의 제 1 출력단(212)으로부터 출력전압(3V)이 제 1 차동 증폭기(222)의 반전단자에 인가되고, 제 2 출력단(214)으로부터 출력전압(0V)이 제 2 차동 증폭기(224)의 반전단자에 인가된다.
이에 따라, 제 1 차동 증폭기(222)에서는 인가전압과 기준전압 Vref의 비교 연산을 통하여 0V 전압이 출력되고, 제 2 차동 증폭기(224)에서는 인가전압과 기준전압 Vref의 비교 연산을 통하여 3V 전압이 출력되어 모터(250)가 정회전한다.
한편, 기설정된 시간 후 PWM 입력신호가 '로우'일 때, 제어 로직(210)의 제 1 출력단(212)으로부터 출력전압(0V)이 제 1 차동 증폭기(222)의 반전단자에 인가 되고, 제 2 출력단(214)으로부터 인가전압(3V)이 제 2 차동 증폭기(224)의 반전단자에 인가된다.
이에 따라, 제 1 차동 증폭기(222)에서는 인가전압과 기준전압 Vref의 비교 연산을 통하여 3V 전압이 출력되고, 제 2 차동 증폭기(224)에서는 인가전압과 기준전압 Vref의 비교 연산을 통하여 3V 전압이 출력되어 모터(250)가 역회전하여 정지한다.
따라서, 듀티비 50% 구간에서 선형성을 그대로 유지할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.
도 1은 종래의 편평형 진동 모터의 단면도이다.
도 2는 종래 진동 모터에 내장된 구동 IC를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 햅틱 기능을 구비한 드라이버 모듈을 나타내는 회로도이다.

Claims (4)

  1. PWM 입력신호와 홀 센서로부터의 출력전압을 입력받고, 상기 PWM 입력신호에 따라 서로 다른 전압을 출력하는 제어 로직; 및
    상기 서로 다른 전압을 기준전압과의 비교 연산을 수행하여 차동 증폭하여 모터를 구동하는 구동부를 포함하는 햅틱 드라이버 기능을 내장한 진동 모터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동부는 제 1 차동 증폭기와 제 2 차동 증폭기를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 차동 증폭기의 비반전단자에는 상기 기준전압이 인가되고, 반전단자에는 각각 상기 서로 다른 전압이 인가되는 햅틱 드라이버 기능을 내장한 진동 모터.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 기준전압은 기판 전압인 햅틱 드라이버 기능을 내장한 진동 모터.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제어 로직은 상기 PWM 입력신호의 듀티비에 따라 상기 홀 센서의 출력전압을 가변하여 출력하는 햅틱 드라이버 기능을 내장한 진동 모터.
KR1020080135975A 2008-12-29 2008-12-29 햅틱 드라이버 기능을 내장한 진동 모터 KR20100077899A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112202373A (zh) * 2019-07-01 2021-01-08 北京小米移动软件有限公司 电子设备
CN112534381A (zh) * 2018-08-10 2021-03-19 索尼公司 触觉反馈呈现装置的预驱动

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