KR20100093916A - 선형 진동모터의 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형 진동모터의 구동장치에 관한 것으로서, 선형 진동모터를 구동함에 있어 구동신호를 위상변조나 주파수변조를 통해 PWM 신호를 변조하여 추가적인 회로 구성없이 주파수의 제한성을 없애고 디지털 신호처리를 통해 다양한 진동 패턴을 구현할 수 있다.

선형 진동모터, 리니어 모터, 구동회로, PWM, 위상변조, 주파수변조, 진동패턴, 디지털신호

Description

선형 진동모터의 구동장치{DRIVING APPARATUS OF LINEAR VIBRATION MOTOR}

본 발명은 선형 진동모터의 구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선형 진동모터를 구동함에 있어 추가적인 회로 구성없이 주파수의 제한성을 없애고 디지털 신호처리를 통해 다양한 진동 패턴을 구현할 수 있도록 한 선형 진동모터의 구동장치에 관한 것이다.

무선통신기술의 급격한 발달에 따라 휴대용 통신기기는 점점 소형화 및 경량화되고 있으며, 메모리 용량의 증가에 따라 최근 다중 화음, 화상통신, 위성방송(DMB), MP3 및 게임과 같은 다양한 기능이 탑재된 휴대용 통신기기가 보편화되고 있는 추세이다. 이러한 소형화 및 경량화 추세에 따라 휴대용 통신기기 내부에 탑재되는 기구장치, IC칩 및 회로를 포함하는 부품들은 고집적화와 고기능화되면서 공간활용도를 높일 수 있도록 사이즈 및 형상의 진화가 필요하게 되었다.

일반적으로 통신기기에서 반드시 필요한 기능 중의 하나가 착신기능이다. 이러한 착신기능으로 많이 사용되는 유형은 멜로디나 벨과 같은 발성 기능과 기기 를 떨게 하는 진동 기능이 있다.

이 중 특히 진동기능은 스피커를 통해 멜로디나 벨이 외부로 전달되어 타인에게 피해를 입히는 것을 방지하고자 주로 사용된다. 이러한 진동을 위해서는 소형의 진동모터를 구동시켜 구동력이 기기의 케이스로 전달되도록 하여 기기가 진동을 할 수 있도록 하는 것이 일반적이다

또한, 최근에 진동모터는 그 고유 기능인 착신기능 이외에도 MP3, 게임 등과 연동되어 사용자에게 생동감 있는 진동정보를 제공하는 부가적인 기능까지 요구되고 있는 실정이다.

현재 시중에 나와 있는 회전 진동모터와는 달리 선형 진동모터는 주파수에 따른 진동변화로 다양한 진동리듬을 표현할 수 있으며, 이때 입력전압으로 AC 사인파를 입력하고 진동주파수로 선형 진동모터의 고유 진동주파수에 맞추어야 한다.

또는 선형 진동모터의 고유 진동 주파수에 맞는 파형, 예컨대 구형파를 입력전압으로 하여 종단의 공진시스템을 이용하여 진동을 발생시키는 방법을 사용하기도 한다. 이러한 방식으로 진동을 발생시키는 기술이, "진동촉각 햅틱 효과를 발생시키는 공진 디바이스를 제어하기 위한 시스템 및 방법"이라는 제하로 임머숀사의 한국 등록특허 제883010호 및 한국특허출원 제2008-7023887호(이하, "임머숀 선행기술들")에 개시되어 있다. 이 선행기술들은 기본적으로 액츄에이터(actuator)에 공진하는 주파수를 갖는 제1 액츄에이터 신호를 발생시켜 이를 액츄에이터에 송신하고, 제1 액츄에이터 신호의 위상으로부터 대략 180도의 위상을 가짐으로써 액츄에이터에 대한 제동력을 야기하도록 하는 제2 액츄에이터 신호를 발생시켜 이를 액 츄에이터에 송신하는 것을 가장 큰 특징으로 한다. 이와 같은 임머숀 선행기술들에서는, 기본적으로 공진시스템을 이용하여 진동을 발생시키기 때문에, 인덕터로 기능하는 모터를 제외하고도 외부에 저항(R) 또는 캐패시턴스(C) 소자를 구비해야 하며, 공진에 의한 진동의 스톱/스타트를 위한 별도의 제어가 필요했다.

이와 같이 D급 증폭기를 사용하여 구현한 선형 진동모터의 구동방식에 있어서 진동의 강약을 조절하기 위해서는 전압레벨을 가변시키거나 진동모터의 양단전압을 조절하는 장치가 필요하고, 선형 진동모터를 통해 다이내믹한 리듬을 내기 위해서는 진동주파수로 선형 진동자의 고유 진동주파수, 예컨대 180Hz대역을 맞추기 위해 AC 사인파를 발생시키는 부가적인 회로가 필요하여 실제적인 응용에 있어서 번잡하고 부가적인 회로가 필요한 문제점이 있다.

예를 들어서 디지털/아날로그 변환기, 인버터, 대역통과필터, 증폭기, LC공진 시스템 등의 회로 등이 필요할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명은 선형 진동모터를 구동함에 있어 추가적인 회로 구성없이 주파수의 제한성을 없애고 다양한 진동 패턴을 구현할 수 있도록 한 선형 진동모터의 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

종래와 같이 선형 진동모터의 공진 주파수에 같은 입력전압으로 AC 사인파 또는 구형파 전압을 사용 하지 않고 선형 진동모터의 공진 주파수와는 다른 주파 수를 PWM파로 이용하여 선형 진동모터의 구동전류를 발생시키고, 모터의 구동전류를 다이내믹하게 만들기 위해서 D급 증폭기의 PWM파의 위상차를 이용하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 디지털신호처리를 통해 다양한 진동패턴에 대한 PWM 신호를 생성함으로써 별도의 복잡한 컨트롤 없이 선형 진동모터의 진동의 강, 약, 진동시간을 자유롭게 조절할 수 있도록 하는 선형 진동모터의 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 선형 진동모터의 구동장치는 선형 진동모터를 구동시키기 위한 구동신호를 입력받아 선형 진동모터의 진동패턴을 조절하기 위한 패턴조절부; 및 선형 진동모터를 구동시키기 위한 구동신호와 패턴조절부의 조절신호 및 PWM 변조를 위한 캐리어신호를 입력받아 PWM 신호를 생성하여 선형 진동모터로 출력하는 PWM 신호생성부;를 포함한다.

본 발명에서 패턴조절부는 위상변조기, 주파수변조기 및 진동패턴에 대한 신호가 저장된 저장장치 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 PWM 신호생성부는 3상 방식 D급 증폭기인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 구동 기저 신호는 사인파인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 캐리어신호는 삼각파인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 선형 진동모터의 구동장치는 선형 진동모터의 다양한 진동패턴을 구현하기 위한 PWM 신호를 디지털신호처리를 통해 변조하여 변조된 PWM 신호를 선형 진동모터로 출력하는 DSP 웨이브 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 DSP 웨이브 생성부는 선형 진동모터의 다양한 진동패턴에 대한 디지털신호 정보를 저장하는 메모리, 메모리에 저장 되어 있는 디지털신호 정보를 읽어 들여 설정값에 따라 신호를 변형하여 출력하는 컨트롤러 및 컨트롤러에서 출력된 신호를 보정하여 선형 진동모터로 출력하는 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 디지털신호 정보는 디지털신호의 각 위상에 대한 신호의 상태를 저장하는 위상 데이터, 디지털신호 중 한 신호에 대비하여 다른 신호가 위상 지연되는 시간을 나타내는 위상지연시간 및 각 신호 별로 현재의 위상 지연상태를 유지하기 위한 시간을 나타내는 지연OFF시간을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 위상 데이터는 특정 위상에서 일정 시간 안에 디지털신호가 얼마만큼 하이레벨 상태를 유지하고 있는지에 대한 정보인 것을 특징으로 한다.

이때 특정 위상의 범위는 0~360도 범위인 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 선형 진동모터를 구동함에 있어 구동신호를 위상변조나 주파수변조를 통해 PWM 신호를 변조하여 추가적인 회로 구성없이 주파 수의 제한성을 없애고 다양한 진동 패턴을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 다양한 진동패턴에 대해 신호를 저장장치에 저장하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 디지털신호처리를 통해 다양한 진동패턴에 대한 PWM 신호를 생성하기 때문에, 공진시스템을 이용하여 진동을 발생시키는 종래기술에서 필요한 수동소자, 예컨대 외부 저항(R) 또는 캐패시턴스(C) 소자를 구비할 필요가 없으며, 또한, 공진에 의한 진동의 스톱/스타트를 위한 별도의 제어가 필요 없다.

별도의 복잡한 컨트롤 없이 선형 진동모터의 진동의 강, 약, 진동시간을 자유롭게 조절할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 선형 진동모터의 구동장치의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

[선형 진동모터의 구동의 기본 원리]

선형 진동모터를 구동하기 위해 일반적으로 디지털/아날로그 변환기, 인버터, 대역통과필터, 증폭기등을 사용할 수 있다. 또 일부 다른 방법으로는 스위칭 회로방식에서 주로 사용되는 높은 효율을 갖는 D급 증폭기를 많이 사용 할 수도 있는데, D급 증폭기는 아날로그 신호와 아날로그 삼각파를 비교하여 PWM 신호를 생성하고, PWM(Plus Width Modulation ; 펄스 대역 변조) 방식을 사용하여 디지털 신호 상태에서 증폭을 한 다음 저주파 필터를 이용해서 아날로그 신호로 복원 시키며, 출력을 높이기 위해서 한쪽은 정 위상을 다른 한쪽은 역 위상의 신호를 주어 2배의 출력 신호를 출력하기도 한다.

도 1은 일반적인 PWM 변조 방식의 출력 파형을 나타낸 그래프이고, 도 2내지 도 3은 일반적인 D급 증폭기를 사용한 선형 진동모터의 구동장치를 간략하게 나타낸 회로구성도이고, 도 4는 일반적인 D급 증폭기의 소비전류를 나타낸 그래프이다.

종래의 D급 증폭기의 PWM 변조 방식을 살펴보면 도 1에 도시된 바와 같이 AC 사인파의 신호와 삼각파를 혼합하여 PWM 신호를 생성한다.

먼저, 선형 진동모터의 구동장치는 도 2에 도시된 바와 같이 2상 방식 D급 증폭기(10)를 통해 사인파와 삼각파를 입력받아 PWM 신호를 생성한 후 인버터(20)를 통해 선형 진동모터(30)에 정신호와 180도 위상지연된 신호를 입력하여 선형 진동모터(30)를 구동시킨다.

이와 같이 2상 방식 D급 증폭기(10)를 사용할 경우 선형 진동모터(30)는 2가지 상태로만 동작하게 되는데, 이런 경우 PWM 변조 신호가 듀티 50%인 상태일 때 큰 부하전류를 소비하게 되어 전력 손실이 발생하고 리플 전류는 시간과 전압의 곱에 비례하기 때문에 리플 전류가 크다.

또한 차동 증폭은 진폭의 2 x VCC 가 되어 각 전압의 시간은 반 사이클이 되어, 각 반 사이클의 리플 전류를 다음 반 사이클을 위해서 축적하지 않으면 않되기 때문에 이상적인 LC 필터가 필요하다.

따라서, 2상 방식 D급 증폭기의 PWM 변조방식은 큰 리플전류에 의해 직접적으로 부하를 연결 하게 되면 부하에 손상을 발생 시킨다.

도 4의 (A)에 도시된 바와 같이 2상 방식 D급 증폭기의 경우 큰 리플을 갖는 소비전류의 출력파형을 볼 수 있다.

이러한 2상 방식 D급 증폭기에 의한 PWM 변조방식의 단점을 보완하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 3상 방식 D급 증폭기(15)를 이용하여 입력 신호인 사인파의 정신호와 인버터(20)에 의해 180도 위상지연된 신호를 삼각파를 이용하여 각각 변조된 PWM 변조신호를 선형 진동모터(30)로 인가시킴으로써 선형 진동모터(30)를 구동시킨다.

도 4의 (B)에 도시된 바와 같이 PWM 변조 신호가 동일 한 위상을 가짐으로써 동일 PWM 신호의 듀티가 50%인 상태에서는 선형 진동모터에 동일 전압이 형성됨으로써 전류가 흐르지 않게 된다.

[실시예]

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선형 진동모터의 구동장치를 나타낸 회로구성도이고, 도 6은 본 발명에 따라 위상변조시 시뮬레이션한 신호파형을 나타낸 그래프이고, 도 7은 본 발명에 따라 주파수변조시 시뮬레이션한 신호파형을 나타낸 그래프이다.

여기에 도시된 바와 같이 선형 진동모터의 구동장치는 패턴조절부(50) 및 PWM 신호생성부(40)를 포함한다.

패턴조절부(50)는 선형 진동모터(30)를 구동시키기 위한 사인파의 구동기저신호를 입력받아 선형 진동모터(30)의 진동패턴을 조절한다.

이때 패턴조절부(50)로는 위상변조기, 주파수변조기 및 진동패턴에 대한 위상변조나 주파수 변조된 신호가 저장된 저장장치 중 어느 하나 일 수 있다

PWM 신호생성부(40)는 3상 방식 D급 증폭기로써 선형 진동모터(30)를 구동시키기 위한 사인파의 구동신호와 패턴조절부(50)의 조절신호 및 PWM 변조를 위한 삼각파인 캐리어신호를 입력받아 PWM 신호를 생성하여 선형 진동모터(30)로 출력한다.

따라서, PWM 신호발생부(40)에서 구동신호와 패턴조절부(50)에서 변조된 구동신호에 대해 삼각파를 이용하여 각각 변조된 PWM 변조신호를 발생시켜 선형 진동모터(30)로 인가시킴으로써 패턴조절부(50)에서 조절된 다양한 진동패턴에 따라 선형 진동모터(30)를 구동시킨다.

이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 패턴조절부(50)로써 위상변조기를 사용한 경우 위상을 연속적으로 지연시키거나 불연속적으로 시켜서 선형 진동모터(30)의 강약조절이 가능하다. 즉, 구동신호에 대해 0도, 45도, 90도, 135도, 180도 위상지연된 신호가 차동 신호로 입력되면 구동신호와 같은 정신호가 입력될 때(0도)는 선형 진동모터(30)의 양단의 전압이 동일하기 때문에 부하 전류가 흐르지 않게 된다.

또한, 180도 위상지연 된 신호와 정신호가 차동 신호로 입력 될 때 선형 진동모터(30)의 양단 전압은 최대가 되고, 모터구동 전류 또한 최대가 된다.

이와 같이 위상변조기에 의해 위상지연된 각과 진동모터(30)의 구동 전류관계를 표 1에 나타낸다.

위상변조	0도	45도	90도	135도	180도
구동전류	0	1/4	2/4	3/4	1

표 1에 나타낸 바와 같이 180도 위상지연된 차동신호가 입력될 경우 구동전류를 1로 가정하면 위상지연된 각에 따라 3/4, 2/4, 1/4, 0이 된다.

이는 도 6에 도시된 시뮬레이션 결과에 의한 신호파형을 참조하여 설명하면 (A)에 도시된 신호파형과 같이 위상지연이 발생되면 정신호에 따른 PWM 신호(S1)와 부신호에 따른 PWM 신호(S2)는 (B)와 (C)와 같이 서로 패턴이 다름에 따라 (D)와 (E)에서와 같이 선형 진동모터(30)의 양단에 걸리는 전압이나 전류의 파형이 가변된다.

이는 (F)에 도시된 바와 같이 위상지연된 신호의 파형에 따라 선형 진동모터(30)에 인가되는 전류파형 또한 크기가 변동됨에 따라 다양한 패턴으로 선형 진동모터(30)의 강약조절을 할 수 있다.

또한, 패턴조절부(50)로써 주파수변조기를 사용하여 선형 진동모터(30)의 고유 진동주파수를 주파수변조 하게 되면 위상변조와 같은 효과를 얻을 수 있다.

PWM 신호생성부(40)의 차동 증폭기에 정신호로써 180Hz의 사인파를 입력시키고, 부신호로써 주파수변조된 신호를 입력시킬 경우 선형 진동모터(30)의 양단에 걸리는 전압이 가변되고 구동 전류 또한 가변된다.

이와 같은 결과는 도 7에 도시된 시뮬레이션 결과에 의한 (A)와 같이 주파수변조를 통해 PWM 신호를 발생시킬 경우 (B)와 같이 선형 진동모터(30)의 양단에 거리는 전류파형이 변동됨을 볼 수 있다.

이와 같이 선형 진동모터(30)를 구동하는 AC 사인파의 구동신호를 패턴조절부(50)에 동일하게 입력시키고 패턴조절부(50)에서는 입력된 구동신호에 대해 선형 진동모터(30)를 구동하고자 하는 다양한 패턴에 따라 위상변조나 주파수변조를 함으로써 변조된 신호와 정신호를 삼각파를 이용하여 PWM 신호생성부(40)에서 생성된 양 차동 신호를 선형 진동모터(30)로 입력시켜 선형 진동모터(30)를 다이내믹한 진동패턴으로 구동시킬 수 있다.

따라서, 패턴조절부(50)의 변조방법에 따라 다양한 진동 패턴을 구현 할 수 있으며, 구현하고자 하는 진동패턴에 대한 위상변조나 주파수변조된 신호를 메모리와 같은 저장장치에 저장시켜 진동패턴을 구현할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 진동모터의 구동장치를 나타낸 블록구성도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 위상 데이터를 도식화한 그래프이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의해 위상지연된 상태를 나타낸 그래프이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 선형 진동모터의 구동장치의 작동순서를 나타낸 흐름도이다.

도 8에 도시된 바와 같이 선형 진동모터의 구동장치는 다양한 진동패턴을 구현하기 위한 PWM 신호를 디지털신호처리를 통해 변조하여 변조된 PWM 신호를 선형 진동모터(30)로 출력하는 DSP 웨이브 생성부(60)를 포함하며, DSP 웨이브 생성부(60)는 메모리(62), 컨트롤러(64) 및 드라이버(66)를 포함하여 이루어진다.

메모리(62)는 각 위상에 대한 신호의 상태를 저장하는 위상 데이터와, 한 신호에 대비하여 다른 신호가 가지는 위상지연시간, 그리고, 각 신호 별로 현재의 위상을 유지하고 있을 지연OFF시간에 대한 정보를 담고 있다.

위상 데이터는 특정 위상에서 일정 시간 안에 디지털 신호가 얼마만큼 하이레벨 상태를 유지 하고 있는지에 대한 정보이며, 0~360도에 대한 모든 디지털 신호를 포함하고 있다. 도 9에는 0~360도에 대한 위상 데이터값을 도식적으로 나타내었다.

위상지연시간은 하나의 신호(S1)를 위상 지연 0도로 보았을 때 다른 하나의 신호(S2)가 얼마만큼의 위상 지연을 가질지에 대한 정보를 담고 있다. 도 10에서 신호1(S1)에 대하여 신호2(S2)의 신호가 180도의 위상지연 값을 가지고 있을 경우의 신호를 도식적으로 나타내었다.

지연OFF시간은 위상지연이 한번 설정된 상태에서 현재 지연된 위상을 얼마나 유지 할지에 대한 정보를 담고 있다.

컨트롤러(64)는 메모리(62)에 저장 되어 있는 위상 데이터를 읽어 들여 사용자가 조정 하는 대로 신호를 변형하여 출력한다.

드라이버(66)는 컨트롤러(64)에서 출력된 신호에 전류보정, 전압보정의 과정을 거쳐 최종적으로 선형 진동모터(30)로 출력한다.

위와 같이 이루어진 선형 진동모터의 구동장치의 동작을 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

즉, 콘트롤러(64)에서 메모리(62)에 저장된 위상 데이터를 읽어 들인다(S10).

이후 사용자에 의해 선형 진동모터(30)의 진동의 강, 약, 진동시간 등을 자유롭게 설정함에 따라 위상지연시간을 설정하고(S20), 지연OFF시간을 설정한다(S30).

이렇게 위상지연시간과 지연OFF시간을 설정함에 따라 신호1(S1)에 대해 위상 지연된 신호2(S2)를 생성한다(S40).

이후 생성된 신호1(S1)과 신호2(S2)를 지연OFF시간동안 출력하고(S50), 지연OFF시간이 되면 신호1(S1)과 신호2(S2)의 출력을 종료한다(S60)(S70).

이와 같이 디지털신호처리를 통해 별도의 복잡한 컨트롤 없이 선형 진동모터(30)의 진동의 강, 약, 진동시간을 자유롭게 조절할 수 있다.

다음으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 진동모터의 구동장치를 통해 선형 진동모터의 진동강도가 조절되는 과정을 구체적으로 설명한다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 진동모터의 구동장치에서 디지털 신호의 위상지연에 따라 합성되어 공급되는 전류 그래프이다.

이를 참조하여 디지털 신호를 이용하여 선형 진동모터(30)의 강약이 조절되는 원리를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 8에 도시된 바와 같이 DSP 웨이브 생성부(60)에서 디지털신호처리 된 2개의 별도 신호1(S1)과 신호2(S2)를 사용하여 선형 진동모터(30)를 구동시킨다.

이때 하나의 디지털 신호는 사인파형의 전류값이 선형 진동모터(30)에 공급된다.

따라서, 양 신호의 위상지연이 동일한 경우 선형 진동모터(30)의 양 끝 단에 인가되는 전류값은 크기는 같고, 극성이 반대가 됨에 따라 서로 소멸되어 선형 진동모터(30)에 전류가 공급되지 않게 된다. 도 12의 (C)에 도시된 위상지연 0도 그래프가 이 경우를 보여 주고 있다.

그러나 두 신호의 위상지연이 상이할 경우 두 신호의 차 만큼의 전류가 선형 진동모터(30)로 인가됨에 따라 선형 진동모터(30)를 진동시키게 된다.

이때 두 신호의 차이가 가장 크게 될 경우 진동이 가장 크게 되며, 그 외의 경우 진동은 그보다 작아지게 된다.

즉, (A)는 신호2가 180도 위상지연이 발생한 경우를 나타낸 그래프로써 두 신호의 위상 차이가 180도 발생하여 전류값이 최대로 공급되는 상태를 나타내고 있으며, (B)는 신호2가 90도 위상지연이 발생한 경우를 나타낸 그래프로써 두 신호의 위상 차이가 90도 발생하여 180도의 경우 보다 전류값이 작게 공급되는 상태를 나타내고 있다.

이와 같이 선형 진동모터(30)로 인가되는 두 신호의 위상 차이를 이용하여 선형 진동모터(30)의 진동 강도를 자유롭게 조절할 수 있다.

이러한 디지털 신호는 하나의 디지털 신호에서 일정주기 안에서 듀티비(Duty)를 조절하여 공급되는 전류를 조절하게 된다. 이때 듀티비의 하이레벨을 유지하는 시간이 길어지면 공급되는 전류량이 증가하게 되며, 반대로 로우레벨을 유지하는 시간이 길어지게 되면 공급되는 전류량이 줄어들게 된다.

공급되는 전류를 사인파의 형태로 생성하기 위하여 각 각도에 대한 신호의 계산은 다음과 같다.

디지털 신호의 하이레벨 유지시간 = (신호주기)*Sign(Radian(위상 각))

이와 같은 계산 방법에 근거하여 각 각도 별로 하이레벨 유지시간을 조절 함으로써 디지털 신호를 직접 이용하여 선형 진동모터(30)의 진동의 강약을 별도의 DA변환기를 사용하지 않고 자유롭게 조절 할 수 있다.

위와 같이 선형 진동모터(30)의 다양한 진동패턴을 구현하기 위한 PWM 신호를 디지털신호처리를 통해 변조하여 변조된 PWM 신호를 선형 진동모터(30)로 출력하는 DSP 웨이브 생성부(60)를 통해 AC 사인파를 입력 신호로 사용하는 대신 구현하고자 하는 진동패턴에 대해 디지털신호처리 된 PWM 변조된 신호를 직접 선형 진동모터(30)에 입력하여 진동패턴을 구현함으로써 AC 사인파 신호를 생성하기 위한 부가적인 회로나 선형 진동모터(30)의 강약을 조절하기 위한 가변 전원장치를 필요로 하지 않는다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 선형 진동모터의 구동장치는 공진방식에 의한 구동을 적용하지 않기 때문에, 별도의 외부 소자를 필요로 하지 않는 인덕터 구동방식(inductive drive type)이며, 제어 부하소자가 없기 때문에 별도의 스톱/스타트 제어가 필요 없다는 장점을 가진다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 일반적인 PWM 변조 방식의 출력 파형을 나타낸 그래프이다.

도 2는 일반적인 2상 방식 D급 증폭기를 사용한 선형 진동모터의 구동장치를 간략하게 나타낸 회로구성도이다.

도 3은 일반적인 3상 방식 D급 증폭기를 사용한 선형 진동모터의 구동장치를 간략하게 나타낸 회로구성도이고,

도 4는 일반적인 D급 증폭기의 소비전류를 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선형 진동모터의 구동장치를 나타낸 회로구성도이다.

도 6은 본 발명에 따라 위상변조시 시뮬레이션한 신호파형을 나타낸 그래프이다.

도 7은 본 발명에 따라 주파수변조시 시뮬레이션한 신호파형을 나타낸 그래프이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 진동모터의 구동장치를 나타낸 블록구성도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 위상 데이터를 도식화한 그래프이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의해 위상지연된 상태를 나타낸 그래프이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 선형 진동모터의 구동장치의 작동 순서를 나타낸 흐름도이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 진동모터의 구동장치에서 디지털 신호의 위상지연에 따라 합성되어 공급되는 전류 그래프이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10 : 2상 방식 D급 증폭기

15 : 3상 방식 D급 증폭기

20 : 인버터

30 : 선형 진동모터

40 : PWM 신호생성부

50 : 패턴조절부

60 : DSP 웨이브 생성부

62 : 메모리

64 : 컨트롤러

66 : 드라이버

Claims (10)

1. 선형 진동모터를 구동시키기 위한 구동신호를 입력받아 선형 진동모터의 진동패턴을 조절하기 위한 패턴조절부; 및

   상기 선형 진동모터를 구동시키기 위한 상기 구동신호와 상기 패턴조절부의 조절신호 및 PWM 변조를 위한 캐리어신호를 입력받아 PWM 신호를 생성하여 상기 선형 진동모터로 출력하는 PWM 신호생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 진동모터의 구동장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 PWM 신호생성부는 3상 방식 D급 증폭기인 것을 특징으로 하는 선형 진동모터의 구동장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 패턴조절부는 위상변조기, 주파수변조기 및 진동패턴에 대한 신호가 저장된 저장장치 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 선형 진동모터의 구동장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 구동기저신호는 사인파인 것을 특징으로 하는 선형 진동모터의 구동장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 캐리어신호는 삼각파인 것을 특징으로 하는 선형 진동모터의 구동장치.
6. 선형 진동모터의 다양한 진동패턴을 구현하기 위한 PWM 신호를 디지털신호처리를 통해 변조하여 변조된 PWM 신호를 상기 선형 진동모터로 출력하는 DSP 웨이브 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 진동모터의 구동장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 DSP 웨이브 생성부는 상기 선형 진동모터의 다양한 상기 진동패턴에 대한 상기 디지털신호 정보를 저장하는 메모리, 상기 메모리에 저장 되어 있는 상기 디지털신호 정보를 읽어 들여 설정값에 따라 신호를 변형하여 출력하는 컨트롤러 및 상기 컨트롤러에서 출력된 상기 신호를 보정하여 상기 선형 진동모터로 출력하는 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 진동모터의 구동장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 디지털신호 정보는 상기 디지털신호의 각 위상에 대한 신호의 상태를 저장하는 위상 데이터, 상기 디지털신호 중 한 신호에 대비하여 다른 신호가 위상 지연되는 시간을 나타내는 위상지연시간 및 각 신호 별로 현재의 위상 지연상태를 유지하기 위한 시간을 나타내는 지연OFF시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 진동모터의 구동장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 위상 데이터는 특정 위상에서 일정 시간 안에 상기 디지털신호가 얼마만큼 하이레벨 상태를 유지하고 있는지에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 선형 진동모터의 구동장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 특정 위상의 범위는 0~360도 범위인 것을 특징으로 하는 선형 진동모터의 구동장치.

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