KR20150106734A - 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치 - Google Patents

모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치는, 자이로 센서의 출력과 액추에이터의 위치를 감지하는 홀 센서의 출력을 비교하여 복수 비트의 디지털 신호를 출력하는 비례-적분-미분(PID) 제어부; 상기 PID 제어부에서 출력되는 디지털 신호를 아날로그 전류 신호로 변환하는 차동 전류 디지털-아날로그 변환기; 상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기에서 출력되는 신호를 수신하여 선형적인 구동 신호를 출력하는 선형 구동부; 상기 선형 구동부의 출력에 기반하여 상기 액추에이터에 흐르는 정방향 전류 및 역방향 전류의 크기를 조절하는 H-브릿지 회로부; 및 상기 PID 제어부에서 출력되는 디지털 신호에 기반하여 상기 액추에이터에 흐르는 전류의 방향을 제어하는 신호를 상기 H-브릿지 회로부에 출력하는 구동 방향 제어부를 포함하여, 보다 정확하고 신속한 액추에이터의 위치 제어를 제공할 수 있고, 차동 전류 디지털-아날로그 변환기의 출력 전류에 대해 온도 변화 및 공정의 편차의 영향이 보다 적은 수백 오옴 내지 수킬로 오옴의 저항값들의 비율 및 트랜지스터들의 게이트 폭들의 비율에 의하여 액추에이터의 선형적인 전류 구동이 가능하다.

Description

모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치{Apparatus for driving actuator of camera module in mobile device}
본 발명은 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿 PC 또는 카메라와 같은 모바일 장치용 카메라 모듈은 고화질의 이미지를 얻기 위해 오토 포커스(AF: Auto Focus) 및 광학식 손떨림 보정 장치(OIS: Optical Image Stabilizer, 이하 OIS라 함)와 같은 기능을 확대 적용하고 있다. 이에 따라 AF 및 OIS 기능 구현의 핵심 기술 중, 저잡음을 위한 보이스 코일 모터(VCM: Voice Coil Motor)와 같은 액추에이터의 선형 전류 구동 기술의 중요성이 대두되고 있다.
AF 및 OIS에서 렌즈 모듈을 이동시키는데 사용되는 보이스 코일 모터는 카메라 렌즈 모듈의 바깥 부분에 코일을 설치하고 코일에 흐르는 전류의 방향 및 양을 조절하여 렌즈 모듈을 원하는 위치로 이동시킨다.
하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌은 보이스 코일 모터(3)의 선형 전류 구동을 위하여, 제어 회로(11), 디지털-아날로그 변환기(14), 연산 증폭기(151)와 NMOS 트랜지스터(152)를 포함하는 구동 회로(15a) 및 저항(R)을 포함한다. 즉, 제어 회로(11)는 원하는 전류 값에 해당하는 임의의 비트를 가진 디지털 코드를 출력하고, 디지털-아날로그 변환기(14)는 이러한 임의의 비트의 디지털 코드를 아날로그 전압으로 변환한다. 디지털-아날로그 변환기(14)에 의해 변환된 아날로그 전압값은 구동 회로(15a)에 의해 저항(R)에 공급되고, NMOS 트랜지스터(152)를 통하여 구동 전류(Ivcm)가 흐르게 된다.
여기에서, 저항(R)은 100mA의 구동 전류를 얻기 위해서 대략 0.5 내지 1 오옴의 저항값을 가져야 한다. 하지만, 이러한 작은 저항값은 실제 IC 내에서 정확하게 구현하기 어려운 문제점이 있으며, 온도 변화 및 공정 편차에 민감하게 변하게 되어, 안정적인 성능을 얻기가 힘들다.
본 발명의 일 실시예는 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 해결하고자 하는 과제는, PID 제어부의 디지털 출력을 차동 전류 디지털-아날로그 변환기 및 선형 구동부를 이용하여 액추에이터의 정방향 및 역방향 전류를 선형적으로 제어함으로써, 보다 정확하고 신속한 액추에이터의 위치 제어를 제공할 수 있고, 차동 전류 디지털-아날로그 변환기의 출력 전류에 대해 온도 변화 및 공정의 편차의 영향이 보다 적은 수백 오옴 내지 수킬로 오옴의 저항값들의 비율 및 트랜지스터들의 게이트 폭들의 비율에 의하여 액추에이터의 선형적인 전류 구동이 가능한 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치는,
자이로 센서의 출력과 액추에이터의 위치를 감지하는 홀 센서의 출력을 비교하여 복수 비트의 디지털 신호를 출력하는 비례-적분-미분(PID: Proportional-Integral-Derivative, 이하 PID라 함) 제어부;
상기 PID 제어부에서 출력되는 디지털 신호를 아날로그 전류 신호로 변환하는 차동 전류 디지털-아날로그 변환기;
상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기에서 출력되는 신호를 수신하여 선형적인 구동 신호를 출력하는 선형 구동부;
상기 선형 구동부의 출력에 기반하여 상기 액추에이터에 흐르는 정방향 구동 전류 및 역방향 구동 전류의 크기를 조절하는 H-브릿지 회로부; 및
상기 PID 제어부에서 출력되는 디지털 신호에 기반하여 상기 액추에이터에 흐르는 전류의 방향을 제어하는 신호를 상기 H-브릿지 회로부에 출력하는 구동 방향 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 엑추에이터는 보이스 코일 모터(VCM: Voice Coil Motor)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기는 출력 신호의 크기가 서로 차동적인 관계를 갖는 정방향 차동 전류 신호 및 역방향 차동 전류 신호를 출력하고,
상기 선형 구동부는, 상기 정방향 차동 전류 신호에 기반하여 선형적인 정방향 구동 신호를 출력하는 정방향 선형 구동부 및 상기 역방향 차동 전류 신호에 기반하여 선형적인 역방향 구동 신호를 출력하는 역방향 선형 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 구동 방향 제어부는,
상기 PID 제어부에서 출력되는 디지털 신호에 기반하여 정방향 인에이블 신호 및 역방향 인에이블 신호를 출력하는 방향 제어기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 구동 방향 제어부는,
상기 방향 제어기에서 출력되는 정방향 인에이블 신호에 기반하여 정방향 온/오프 제어 신호 및 정방향 오프 신호를 출력하는 정방향 온/오프 제어기; 및
상기 방향 제어기에서 출력되는 역방향 인에이블 신호에 기반하여 역방향 온/오프 제어 신호 및 역방향 오프 신호를 출력하는 역방향 온/오프 제어기를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 구동 방향 제어부는,
상기 방향 제어기에서 출력되는 정방향 인에이블 신호에 기반하여 상기 정방향 온/오프 제어기에서 출력되는 정방향 오프 신호 또는 상기 정방향 선형 구동부의 출력을 선택적으로 상기 H-브릿지 회로부에 출력하는 제1 멀티플렉서; 및
상기 방향 제어기에서 출력되는 역방향 인에이블 신호에 기반하여 상기 역방향 온/오프 제어기에서 출력되는 역방향 오프 신호 또는 상기 역방향 선형 구동부의 출력을 선택적으로 상기 H-브릿지 회로부에 출력하는 제2 멀티플렉서를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 PID 제어부는 10 비트의 디지털 신호를 출력하고,
상기 방향 제어기는 상기 PID 제어부에서 출력되는 10 비트의 디지털 신호 중 최상위 비트에 기반하여 정방향 인에이블 신호 및 역방향 인에이블 신호를 출력하며,
상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기는 상기 PID 제어부에서 출력되는 10 비트의 디지털 신호 중 최상위 비트 이외의 나머지 9 비트의 디지털 신호에 기반하여 크기가 서로 차동적인 관계를 갖는 정방향 차동 전류 신호 및 역방향 차동 전류 신호를 출력할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 H-브릿지 회로부는,
상기 제1 멀티플렉서의 출력과 상기 정방향 온/오프 제어기의 정방향 오프 신호에 따라 온 또는 오프되는 정방향 경로 트랜지스터들; 및
상기 제2 멀티플렉서의 출력과 상기 역방향 온/오프 제어기의 역방향 오프 신호에 따라 온 또는 오프되는 역방향 경로 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 정방향 경로 트랜지스터들은,
드레인이 상기 보이스 코일 모터의 일단에 연결되고 게이트에 상기 제1 멀티플렉서의 출력이 인가되며 소스에 전원전압이 인가되고, 상기 게이트에 인가되는 상기 제1 멀티플렉서의 출력에 따라 선형적으로 동작하거나 오프되는 정방향 PMOS 트랜지스터; 및
드레인이 상기 보이스 코일 모터의 타단에 연결되고 게이트에 상기 정방향 온/오프 제어기에서 출력되는 정방향 온/오프 제어 신호가 인가되며 소스가 접지되고, 상기 정방향 온/오프 제어기에서 출력되는 정방향 온/오프 제어 신호에 따라 온 또는 오프되는 정방향 NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 역방향 경로 트랜지스터들은,
드레인이 상기 보이스 코일 모터의 타단에 연결되고 게이트에 상기 제2 멀티플렉서의 출력이 인가되면 소스에 전원전압이 인가되고, 상기 게이트에 인가되는 상기 제2 멀티플렉서의 출력에 따라 선형적으로 동작하거나 오프되는 역방향 PMOS 트랜지스터; 및
드레인이 상기 보이스 코일 모터의 일단에 연결되고 게이트에 상기 역방향 온/오프 제어기에서 출력되는 역방향 온/오프 제어 신호가 인가되며 소스가 접지되고, 상기 역방향 온/오프 제어기에서 출력되는 역방향 온/오프 제어 신호에 따라 온 또는 오프되는 역방향 NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 정방향 선형 구동부는,
상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기에서 출력되는 정방향 차동 전류 신호가 인가되는 반전 입력단자 및 비반전 입력단자를 포함하는 제1 연산 증폭기;
상기 제1 연산 증폭기의 반전 입력단자와 접지 사이에 연결된 제1 저항;
게이트가 상기 제1 연산 증폭기의 출력단자에 연결되고 소스에 전원전압이 인가되며 드레인이 상기 제1 연산 증폭기의 비반전 입력단자에 연결된 제1 PMOS 트랜지스터; 및
일단이 상기 제1 PMOS 트랜지스터의 드레인에 연결되고 타단은 접지되어 있는 제2 저항을 포함하고,
상기 제1 연산 증폭기는 출력단자를 통해 상기 정방향 선형 구동부의 출력 신호인 정방향 구동 신호를 출력할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 역방향 선형 구동부는,
상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기에서 출력되는 역방향 전류 출력 신호가 인가되는 반전 입력단자 및 비반전 입력단자를 포함하는 제2 연산 증폭기;
상기 제2 연산 증폭기의 반전 입력단자와 접지 사이에 연결된 제3 저항;
게이트가 상기 제2 연산 증폭기의 출력단자에 연결되고 소스에 전원전압이 인가되며 드레인이 상기 제2 연산 증폭기의 비반전 입력단자에 연결된 제2 PMOS 트랜지스터; 및
일단이 상기 제2 PMOS 트랜지스터의 드레인에 연결되고 타단은 접지되어 있는 제4 저항을 포함하고,
상기 제2 연산 증폭기는 출력단자를 통해 상기 역방향 선형 구동부의 출력 신호인 역방향 구동 신호를 출력할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 액추에이터의 정방향 구동시, 상기 정방향 선형 구동부의 제1 PMOS 트랜지스터와 상기 H-브릿지 회로부의 정방향 PMOS 트랜지스터는 전류 미러 회로를 구성하고,
상기 액추에이터의 역방향 구동시, 상기 역방향 선형 구동부의 제2 PMOS 트랜지스터와 상기 H-브릿지 회로부의 역방향 PMOS 트랜지스터는 전류 미러 회로를 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 액추에이터에 흐르는 정방향 구동 전류의 크기는 상기 제1 저항의 저항값과 상기 제2 저항의 저항값의 비에 비례하고, 상기 정방향 PMOS 트랜지스터의 게이트의 폭과 상기 제1 PMOS 트랜지스터의 게이트의 폭의 비에 비례하며,
상기 액추에이터에 흐르는 역방향 구동 전류의 크기는 상기 제3 저항의 저항값과 상기 제4 저항의 저항값의 비에 비례하고, 상기 역방향 PMOS 트랜지스터의 게이트의 폭과 상기 제2 PMOS 트랜지스터의 게이트의 폭의 비에 비례할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치는, 상기 정방향 선형 구동부에서 발생되는 오프셋을 제거하기 위한 제1 오프셋 제어기; 및 상기 역방향 선형 구동부에서 발생되는 오프셋을 제거하기 위한 제2 오프셋 제어기를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, 상기 모바일 장치는 스마트폰, 태블릿 PC 또는 카메라를 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, PID 제어부의 디지털 출력을 차동 전류 디지털-아날로그 변환기 및 선형 구동부를 이용하여 액추에이터의 정방향 및 역방향 전류를 선형적으로 제어함으로써, 보다 정확하고 신속한 액추에이터의 위치 제어를 제공할 수 있고, 차동 전류 디지털-아날로그 변환기의 출력 전류에 대해 온도 변화 및 공정의 편차의 영향이 보다 적은 수백 오옴 내지 수킬로 오옴의 저항값들의 비율 및 트랜지스터들의 게이트 폭들의 비율에 의하여 액추에이터의 선형적인 전류 구동이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치를 도시한 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 H-브릿지 회로부의 상세도.
도 3은 보이스 코일 모터의 정방향 구동시, 정방향 선형 구동부와 H-브릿지 회로부의 구성을 도시한 도면.
도 4는 보이스 코일 모터의 역방향 구동시, 역방향 선형 구동부와 H-브릿지 회로부의 구성을 도시한 도면.
도 5는 차동 전류 디지털-아날로그 변환기에 의한 보이스 코일 모터의 정방향 및 역방향 전류 구동을 도시한 그래프.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
또한, "제1", "제2", "일면". "타면" 등의 용어는, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치를 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 H-브릿지 회로부의 상세도이며, 도 3은 보이스 코일 모터의 정방향 구동시, 정방향 선형 구동부와 H-브릿지 회로부의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 보이스 코일 모터의 역방향 구동시, 역방향 선형 구동부와 H-브릿지 회로부의 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 차동 전류 디지털-아날로그 변환기에 의한 보이스 코일 모터의 정방향 및 역방향 전류 구동을 도시한 그래프이다.
하기에, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치는, 예를 들어, 액추에이터로서 렌즈 모듈의 위치를 제어하는 보이스 코일 모터를 포함하며, 보이스 코일 모터를 선형적으로 정방항 또는 역방향으로 구동한다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치는, 자이로 센서(미도시)의 출력과 보이스 코일 모터(126)의 위치를 감지하는 홀 센서(미도시)의 출력을 비교하여 10 비트의 디지털 신호를 출력하는 비례-적분-미분(PID: Proportional-Integral-Derivative, 이하 PID라 함) 제어부(100), 상기 PID 제어부(100)에서 출력되는 10 비트의 디지털 신호 중 9 비트의 디지털 신호(<8:0>)를 아날로그 차동 전류 신호로 변환하는 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102), 상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)에서 출력되는 정방향 차동 전류 신호와 역방향 차동 전류 신호를 수신하여 선형적인 구동 신호를 출력하는 선형 구동부(128), 상기 선형 구동부(128)의 출력에 기반하여 상기 보이스 코일 모터(126)에 흐르는 정방향 구동 전류 및 역방향 구동 전류의 크기를 조절하는 H-브릿지 회로부(130) 및 상기 PID 제어부(100)에서 출력되는 디지털 신호 중 최상위 비트(<9>)의 로직 상태에 기반하여 상기 보이스 코일 모터(126)에 흐르는 구동 전류의 방향을 제어하는 신호를 상기 H-브릿지 회로부(130)에 출력하는 구동 방향 제어부(104, 106, 116, 118, 120)를 포함한다.
상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)는 출력 신호의 크기가 서로 차동적인 관계를 갖는 정방향 차동 전류 신호(iDACF) 및 역방향 차동 전류 신호(iDACB)를 출력하고, 상기 선형 구동부(128)는, 상기 정방향 차동 전류 신호(iDACF)에 기반하여 선형적인 정방향 구동 신호(FOUT)를 출력하는 정방향 선형 구동부(110) 및 상기 역방향 차동 전류 신호(iDACB)에 기반하여 선형적인 역방향 구동 신호(BOUT)를 출력하는 역방향 선형 구동부(112)를 포함한다.
상기 구동 방향 제어부(104, 106, 116, 118, 120)는, 상기 PID 제어부(100)에서 출력되는 디지털 신호 중 최상위 비트(<9>)에 기반하여 정방향 인에이블 신호(LINFEN) 및 역방향 인에이블 신호(LINBEN)를 출력하는 방향 제어기(104), 상기 방향 제어기(104)에서 출력되는 정방향 인에이블 신호(LINFEN)에 기반하여 정방향 온/오프 제어 신호(FNG) 및 정방향 오프 신호(FOFF)를 출력하는 정방향 온/오프 제어기(106), 상기 방향 제어기(104)에서 출력되는 역방향 인에이블 신호(LINBEN)에 기반하여 역방향 온/오프 제어 신호(BNG) 및 역방향 오프 신호(BOFF)를 출력하는 역방향 온/오프 제어기(116), 상기 방향 제어기(104)에서 출력되는 정방향 인에이블 신호(LINFEN)에 기반하여 상기 정방향 온/오프 제어기(106)에서 출력되는 정방향 오프 신호(FOFF) 또는 상기 정방향 선형 구동부(110)에서 출력되는 정방향 구동 신호(FOUT)를 선택적으로 상기 H-브릿지 회로부(130) 내의 정방향 경로 트랜지스터들(122)에 출력하는 제1 멀티플렉서(118), 및 상기 방향 제어기(104)에서 출력되는 역방향 인에이블 신호(LINBEN)에 기반하여 상기 역방향 온/오프 제어기(116)에서 출력되는 역방향 오프 신호(BOFF) 또는 상기 역방향 선형 구동부(112)에서 출력되는 역방향 구동 신호(BOUT)를 선택적으로 상기 H-브릿지 회로부 내의 역방향 경로 트랜지스터들(124)에 출력하는 제2 멀티플렉서(120)를 포함한다.
상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)는 상기 PID 제어부(100)에서 출력되는 10 비트의 디지털 신호 중 최상위 비트(<9>) 이외의 나머지 9 비트의 디지털 신호에 기반하여 출력 신호의 크기가 서로 차동적인 관계를 갖는 정방향 차동 전류 신호(iDACF) 및 역방향 차동 전류 신호(iDACB)를 출력한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 H-브릿지 회로부(130)는, 상기 제1 멀티플렉서(118)의 출력과 상기 정방향 온/오프 제어기(106)의 정방향 오프 신호(FOFF)에 따라 온 또는 오프되는 정방향 경로 트랜지스터들(122) 및 상기 제2 멀티플렉서(120)의 출력과 상기 역방향 온/오프 제어기(116)의 역방향 오프 신호(BOFF)에 따라 온 또는 오프되는 역방향 경로 트랜지스터들(124)을 포함한다.
상기 정방향 경로 트랜지스터들(122)은, 드레인이 상기 보이스 코일 모터(126)의 일단에 연결되고 게이트에 상기 제1 멀티플렉서(118)의 출력(FPG)이 인가되며 소스에 전원전압(VDDA)이 인가되고, 상기 게이트에 인가되는 상기 제1 멀티플렉서(118)의 출력(FPG)에 따라 선형적으로 동작하거나 오프되는 정방향 PMOS 트랜지스터(PM1) 및 드레인이 상기 보이스 코일 모터(126)의 타단에 연결되고 게이트에 상기 정방향 온/오프 제어기(106)에서 출력되는 정방향 온/오프 제어 신호(FNG)가 인가되며 소스가 접지되고, 상기 정방향 온/오프 제어기(106)에서 출력되는 정방향 온/오프 제어 신호(FNG)에 따라 온 또는 오프되는 정방향 NMOS 트랜지스터(NM1)를 포함한다.
또한, 상기 역방향 경로 트랜지스터들(124)은, 드레인이 상기 보이스 코일 모터(126)의 타단에 연결되고 게이트에 상기 제2 멀티플렉서(120)의 출력(BPG)이 인가되며 소스에 전원전압(VDDA)이 인가되고, 상기 게이트에 인가되는 상기 제2 멀티플렉서(120)의 출력(BPG)에 따라 선형적으로 동작하거나 오프되는 역방향 PMOS 트랜지스터(PM2) 및 드레인이 상기 보이스 코일 모터(126)의 일단에 연결되고 게이트에 상기 역방향 온/오프 제어기(116)에서 출력되는 역방향 온/오프 제어 신호(BNG)가 인가되며 소스가 접지되고, 상기 역방향 온/오프 제어기(116)에서 출력되는 역방향 온/오프 제어 신호(BNG)에 따라 온 또는 오프되는 역방향 NMOS 트랜지스터(NM2)를 포함한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 정방향 선형 구동부(110)는, 상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)에서 출력되는 정방향 차동 전류 신호(iDACF)가 인가되는 반전 입력단자 및 비반전 입력단자를 포함하는 제1 연산 증폭기(OP1), 상기 제1 연산 증폭기(OP1)의 반전 입력단자와 접지 사이에 연결된 제1 저항(R1), 게이트가 상기 제1 연산 증폭기(OP1)의 출력단자(OUT1)에 연결되고 소스에 전원전압(VDDA)이 인가되며 드레인이 상기 제1 연산 증폭기(OP1)의 비반전 입력단자에 연결된 제1 PMOS 트랜지스터(M1) 및 일단이 상기 제1 PMOS 트랜지스터(M1)의 드레인에 연결되고 타단은 접지되어 있는 제2 저항(R2)을 포함하고, 상기 제1 연산 증폭기(OP1)는 출력단자(OUT1)를 통해 상기 정방향 선형 구동부(110)의 출력 신호인 정방향 구동 신호(FOUT)를 출력한다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 역방향 선형 구동부(112)는, 상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)에서 출력되는 역방향 전류 출력 신호(iDACB)가 인가되는 반전 입력단자 및 비반전 입력단자를 포함하는 제2 연산 증폭기(OP2), 상기 제2 연산 증폭기(OP2)의 반전 입력단자와 접지 사이에 연결된 제3 저항(R3), 게이트가 상기 제2 연산 증폭기(OP2)의 출력단자(OUT2)에 연결되고 소스에 전원전압(VDDA)이 인가되며 드레인이 상기 제2 연산 증폭기(OP2)의 비반전 입력단자에 연결된 제2 PMOS 트랜지스터(M2) 및 일단이 상기 제2 PMOS 트랜지스터(M2)의 드레인에 연결되고 타단은 접지되어 있는 제4 저항(R4)을 포함하고, 상기 제2 연산 증폭기(OP2)는 출력단자(OUT2)를 통해 상기 역방향 선형 구동부(112)의 출력 신호인 역방향 구동 신호(BOUT)를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치는 상기 정방향 선형 구동부(110)에서 발생되는 오프셋을 제거하기 위한 제1 오프셋 제어기(108) 및 상기 역방향 선형 구동부(112)에서 발생되는 오프셋을 제거하기 위한 제2 오프셋 제어기(114)를 더 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치의 동작을 하기에 설명하기로 한다.
PID 제어부(10)는 예를 들어 10 비트의 디지털 신호를 출력하며, 외부의 위치를 감지하는 자이로 센서(미도시)와 보이스 코일 모터(126)의 위치를 감지하는 홀 센서(미도시)의 출력을 비교하여, 오차 값을 줄이기 위한 10 비트의 제어 신호를 출력한다.
방향 제어기(104)는 PID 제어부(100)에서 출력되는 10 비트의 디지털 출력 중 최상위 비트(<9>)의 로직 상태에 기반하여 정방향 제어 신호인 정방향 인에이블 신호(LINFEN) 및 역방향 제어 신호인 역방향 인에이블 신호(LINBEN)를 생성하여 출력한다.
차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)는 PID 제어부(100)에서 출력되는 10 비트의 디지털 출력 중 9 비트의 신호(<8:0>)를 전류값으로 변환하여 정방향 차동 전류 신호(iDACF)와 역방향 차동 전류 신호(iDACB)를 출력한다. 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)에서 출력되는 2개의 차동 전류 신호(iDACF, iDACB)는 한 신호가 최대값일 때 다른 신호가 최소값이 되고 한 신호가 최소값일 때 다른 신호가 최대값이 되는 차동 관계를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 의한 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 의하면, 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)를 이용하여 PID 제어부(100)에서 출력되는 10 비트의 디지털 출력 신호를 직접 2개의 차동 전류로 변환하고 이를 선형 구동부(128)와 H-브릿지 회로부(130)를 통해 각각 증폭함으로써, 기존의 아날로그 전압을 출력하는 디지털-아날로그 변환기를 사용하는 구동 장치에 비해 편차없이 정확하게 보이스 코일 모터(126)를 선형적으로 정방향 또는 역방향으로 구동할 수 있다.
선형 구동부(128)는, 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)에서 출력되는 정방향 차동 전류 신호(iDACF)와 역방향 차동 전류 신호(iDACB)에 기반하여 보이스 코일 모터(126)의 H-브릿지 회로부에 포함되어 있는 정방향 및 역방향 전류들을 조절하는 큰 PMOS 트랜지스터들(PM1, PM2)의 게이트들에 각각 인가되는 정방향 구동 신호(FOUT)와 역방향 구동 신호(BOUT)를 생성하여 출력한다.
정방향 선형 구동부(110)는 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)에서 출력되는 정방향 차동 전류 신호(iDACF)에 기반하여 보이스 코일 모터(126)의 H-브릿지 회로부에 포함되어 있는 정방향 전류들을 조절하는 제1 PMOS 트랜지스터(PM1)의 게이트에 인가되는 정방향 구동 신호(FOUT)를 생성하여 출력한다.
역방향 선형 구동부(112)는 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)에서 출력되는 역방향 차동 전류 신호(iDACB)에 기반하여 보이스 코일 모터(126)의 H-브릿지 회로부에 포함되어 있는 역방향 전류들을 조절하는 제2 PMOS 트랜지스터(PM2)의 게이트에 인가되는 역방향 구동 신호(BOUT)를 생성하여 출력한다.
제1 오프셋 제어기(108)는 상기 정방향 선형 구동부(110)에서 발생되는 오프셋을 제거하고, 제2 오프셋 제어기(114)는 상기 역방향 선형 구동부(112)에서 발생되는 오프셋을 제거한다.
정방향 온/오프 제어기(106)는 방향 제어기(104)에서 출력되는 정방향 인에이블 신호(LINFEN)에 기반하여 정방향 온/오프 제어 신호(FNG) 및 정방향 오프 신호(FOFF)를 출력한다.
역방향 온/오프 제어기(116)는 방향 제어기(104)에서 출력되는 역방향 인에이블 신호(LINBEN)에 기반하여 역방향 온/오프 제어 신호(BNG) 및 역방향 오프 신호(BOFF)를 출력한다.
정방향 온/오프 제어기(106)는 H-브릿지 회로부(130)에 포함된 정방향 경로 트랜지스터들(122, PM1, NM1)의 온/오프를 제어하고, 역방향 온/오프 제어기(116)는 H-브릿지 회로부(130)에 포함된 역방향 경로 트랜지스터들(124, PM2, NM2)의 온/오프를 제어하여, 보이스 코일 모터(126)의 전류 구동 방향을 제어한다.
제1 멀티플렉서(118)는 방향 제어기(104)에서 출력되는 정방향 인에이블 신호(LINFEN)에 기반하여 정방향 선형 구동부(110)에서 출력되는 정방향 구동 신호(FOUT)와 정방향 온/오프 제어기(106)에서 출력되는 정방향 오프 신호(FOFF) 중 하나를 선택하여 H-브릿지 회로부(130)에 포함된 정방향 경로 트랜지스터들(122, PM1, NM1) 중 정방향 PMOS 트랜지스터(PM1)의 게이트에 인가한다.
제2 멀티플렉서(120)는 방향 제어기(104)에서 출력되는 역방향 인에이블 신호(LINBEN)에 기반하여 역방향 선형 구동부(112)에서 출력되는 역방향 구동 신호(BOUT)와 역방향 온/오프 제어기(116)에서 출력되는 역방향 오프 신호(BOFF) 중 하나를 선택하여 H-브릿지 회로부(130)에 포함된 역방향 경로 트랜지스터들(124, PM2, NM2) 중 역방향 PMOS 트랜지스터(PM2)의 게이트에 인가한다.
표 1은 PID 제어부(100)에서 출력되는 10 비트의 디지털 신호 중 최상위 비 트(PID<9>)에 따른 본 발명의 일 실시예에 의한 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치의 동작 상태를 나타낸 것이다.

PID<9>
선형 모드

방향 제어기 출력		 H-브릿지 회로부:
정방향 경로 트랜지스터들(PM1, NM1)의 게이트에 인가되는 신호		 H-브릿지 회로부:
역방향 경로 트랜지스터들(PM2, NM2)의 게이트에 인가되는 신호
LINFEN LINBEN FPG
(PM1)		 FNG
(NM1)		 BPG
(PM2)		 BNG
(NM2)

1		 정방향 구동 모드
H
L		 FOUT
(선형적)
VDDA
VDDA
0

0		 역방향 구동 모드
L
H
VDDA
0		 BOUT
(선형적)
VDDA
정방향 구동 모드인 경우, PID 제어부(100)에서 출력되는 10 비트의 디지털 출력 중 최상위 비트(PID<9>)는 1이 되고, 방향 제어기(104)에서 출력되는 정방향 인에이블 신호(LINFEN)는 로직 하이 상태인 "H"가 되며, 역방향 인에이블 신호(LINBEN)는 로직 로우 상태인 "L"이 된다.
제1 멀티플렉서(118)는 정방향 인에이블 신호(LINFEN)가 "H"이므로 이에 따라 정방향 선형 구동부(110)에서 출력되는 정방향 구동 신호(FOUT)를 선택하여 출력 신호(FPG)를 출력한다. 정방향 구동 모드시, 정방향 온/오프 제어기(106)에서 출력되는 정방향 온/오프 제어 신호(FNG)는 전원전압(VDDA)이 된다.
제2 멀티플렉서(120)는 역방향 인에이블 신호(LINBEN)가 "L"이므로 이에 따라 역방향 온/오프 제어기(116)에서 출력되는 역방향 오프 신호(BOFF)를 선택하여 출력 신호(BPG)를 출력한다. 정방향 구동 모드시, 역방향 온/오프 제어기(116)에서 출력되는 역방향 오프 신호(BOFF)는 전원전압(VDDA)이 되고, 역방향 온/오프 제어 신호(BNG)는 0이 된다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 정방향 구동 모드인 경우, H-브릿지 회로부(130)의 정방향 PMOS 트랜지스터(PM1)의 게이트에는 정방향 선형 구동부(110)에서 출력되는 선형적인 정방향 구동 신호(FOUT)가 인가되어 정방향 PMOS 트랜지스터(PM1)는 선형적으로 구동되고, H-브릿지 회로부(130)의 정방향 NMOS 트랜지스터(NM1)의 게이트에는 전원전압(VDDA)이 인가되어 정방향 NMOS 트랜지스터(NM1)가 온된다.
한편, H-브릿지 회로부(130)의 역방향 PMOS 트랜지스터(PM2)의 게이트에는 전원전압(VDDA)이 인가되고, 역방향 NMOS 트랜지스터(NM2)의 게이트에는 0이 인가되어, 역방향 PMOS 트랜지스터(PM2)와 역방향 NMOS 트랜지스터(NM2)는 오프된다.
따라서, H-브릿지 회로부(130)는 화살표로 표시된 바와 같이 보이스 코일 모터(126)에 정방향으로 선형적인 전류가 흐르게 되어, 보이스 코일 모터(126)는 정방향으로 선형적으로 구동된다.
정방향 구동 모드시, 정방향 PMOS 트랜지스터(PM1)는 정방향 선형 구동부(110)에 의해 구동되기 때문에, 보이스 코일 모터(126)는 PID 제어부(100)에서 출력되는 10 비트의 디지털 신호 중 9 비트의 디지털 신호에 따라 선형적으로 정방향 전류 구동이 가능하게 된다.
역방향 구동 모드인 경우, PID 제어부(100)에서 출력되는 10 비트의 디지털 출력 중 최상위 비트(PID<9>)는 0이 되고, 방향 제어기(104)에서 출력되는 역방향 인에이블 신호(LINBEN)는 로직 하이 상태인 "H"가 되며, 정방향 인에이블 신호(LINFEN)는 로직 로우 상태인 "L"이 된다.
제2 멀티플렉서(120)는 역방향 인에이블 신호(LINBEN)가 "H"이므로 이에 따라 역방향 선형 구동부(112)에서 출력되는 역방향 구동 신호(BOUT)를 선택하여 출력 신호(BPG)를 출력한다. 역방향 구동 모드시, 역방향 온/오프 제어기(116)에서 출력되는 역방향 온/오프 제어 신호(BNG)는 전원전압(VDDA)이 된다.
제1 멀티플렉서(118)는 정방향 인에이블 신호(LINBEN)가 "L"이므로 이에 따라 정방향 온/오프 제어기(106)에서 출력되는 정방향 오프 신호(FOFF)를 선택하여 출력 신호(FPG)를 출력한다. 역방향 구동 모드시, 정방향 온/오프 제어기(106)에서 출력되는 정방향 오프 신호(FOFF)는 전원전압(VDDA)이 되고, 정방향 온/오프 제어 신호(FNG)는 0이 된다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 역방향 구동 모드인 경우, H-브릿지 회로부(130)의 역방향 PMOS 트랜지스터(PM2)의 게이트에는 역방향 선형 구동부(112)에서 출력되는 선형적인 역방향 구동 신호(BOUT)가 인가되어 역방향 PMOS 트랜지스터(PM2)는 선형적으로 구동되고, H-브릿지 회로부(130)의 역방향 NMOS 트랜지스터(NM2)의 게이트에는 전원전압(VDDA)이 인가되어 역방향 NMOS 트랜지스터(NM2)가 온된다.
한편, H-브릿지 회로부(130)의 정방향 PMOS 트랜지스터(PM1)의 게이트에는 전원전압(VDDA)이 인가되고, 정방향 NMOS 트랜지스터(NM1)의 게이트에는 0이 인가되어, 정방향 PMOS 트랜지스터(PM1)와 정방향 NMOS 트랜지스터(NM1)는 오프된다.
따라서, H-브릿지 회로부(130)는 화살표로 표시된 바와 같이 보이스 코일 모터(126)에 역방향으로 전류가 흐르게 되어, 보이스 코일 모터(126)는 역방향으로 선형적으로 구동된다.
역방향 구동 모드시, 역방향 PMOS 트랜지스터(PM2)는 역방향 선형 구동부(112)에 의해 구동되기 때문에, 보이스 코일 모터(126)는 PID 제어부(100)에서 출력되는 10 비트의 디지털 신호 중 9 비트의 디지털 신호에 따라 선형적으로 역방향 전류 구동이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 있어서, PID 제어부(100)에서 출력되는 10 비트의 디지털 신호 중 9 비트의 출력 신호는 도 5와 같이 차동 전류 아날로그-디지털 변환기(102)에 의해 각각 정방향 차동 전류 신호(iDACF) 및 역방향 차동 전류 신호(iDACB)로 변환된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)에서 출력되는 2개의 차동 전류 신호(iDACF, iDACB)는 한 신호가 최대값일 때 다른 신호가 최소값이 되고 한 신호가 최소값일 때 다른 신호가 최대값이 되는 차동 관계를 갖는다.
따라서, 표 1과 같은 동작 상태에 기반하여 PID 제어부(100)에서 출력되는 10 비트의 디지털 신호 중 최상위 비트(PID<9>)에 따라 정방향 및 역방향 구동 모드가 선택되어 H-브릿지 회로부(130)는 도 5의 우측에 도시된 바와 같이 10 비트의 범위를 갖는 보이스 코일 모터 구동 전류(i_VCM)를 출력하게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에서, 보이스 코일 모터(126)의 선형적인 동작에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 정방향 선형 구동부(112)에 포함된 제1 PMOS 트랜지스터(M1)와 H-브릿지 회로부(130)에 포함된 정방향 PMOS 트랜지스터(PM1)는 전류 미러 회로를 구성한다.
따라서, 전류 미러 회로의 특성에 따라 보이스 코일 모터(126)에 흐르는 보이스 코일 모터 구동 전류(i_VCM)는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
상기에서 i_LIN은 제2 저항(R2)에 흐르는 전류를 나타내고, 연산 증폭기의 특성상 노드 B에 걸리는 전압(VB)은 노드 A에 걸리는 전압(VA)과 동일하므로, i_LIN은 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
상기에서 R1은 제1 저항(R1)의 저항값이고, R2는 제2 저항(R2)의 저항값이다. 따라서, 보이스 코일 모터 구동 전류(i_VCM)는 다음 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00003
수학식 3에 나타낸 바와 같이, 보이스 코일 모터 구동 전류(i_VCM)는 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)에서 출력되는 정방향 차동 전류 신호(iDACF)에 대해 선형적인 특성을 갖게 된다.
특히, 보이스 코일 모터 구동 전류(i_VCM)는 제1 저항(R1)의 저항값과 제2 저항(R2)의 저항값의 비에 비례하고, 정방향 PMOS 트랜지스터(PM1)의 게이트폭과 제1 PMOS 트랜지스터(M1)의 게이트폭에 비례한다.
따라서, 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)의 출력 전류에 대해 온도 변화와 공정의 편차의 영향이 보다 적은 수백 오옴 내지 수킬로 오옴의 저항값을 갖는 저항을 정방향 선형 구동부(110)의 제1 저항(R1) 또는 제2 저항(R2)으로 사용할 수 있고, 역방향 선형 구동부(112)의 제3 저항(R3) 또는 제4 저항(R4)으로 사용할 수 있다.
또한, 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)의 출력 전류에 대해 온도 변화와 공정의 편차의 영향이 보다 적은 트랜지스터들(PM1, PM2)을 H-브릿지 회로부(130)의 정방향 PMOS 트랜지스터(PM1) 또는 역방향 PMOS 트랜지스터(PM2)로 사용할 수 있다.
상기와 같이 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)의 출력 전류에 대해 온도 변화와 공정의 편차의 영향이 보다 적은 수백 오옴 내지 수킬로 오옴의 저항값을 갖는 저항들의 저항값의 비와 트랜지스터들의 게이트폭들의 비에 의하여 선형적인 보이스 코일 모터(126)의 전류 구동이 가능하다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다.
도 6a는 PID 제어부(100)의 출력(DAC_BITS)에 대한 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)의 정방향 차동 전류 신호(iDACF)를 보여주고, 도 6b는 PID 제어부(100)의 출력(DAC_BITS)에 대한 역방향 차동 전류 신호(iDACB)를 보여주며, 도 6c는 선형적인 보이스 코일 모터의 구동 전류(i_VCM)를 보여준다.
시뮬레이션 결과에서 볼 수 있는 바와 같이, PID 제어부(100)의 10 비트의 디지털 출력에 따라 선형적인 정방향 및 역방향의 보이스 코일 모터 구동 전류가 출력됨을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 의하면, 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)를 이용하여 PID 제어부(100)에서 출력되는 복수 비트의 디지털 출력 신호를 직접 2개의 차동 전류로 변환하고 이를 정방향 선형 구동부(110)와 역방향 선형 구동부(112) 및 H-브릿지 회로부(130)를 통해 각각 증폭함으로써, 기존의 아날로그 전압을 출력하는 디지털-아날로그 변환기를 사용하는 구동 장치에 비해 편차없이 정확하게 보이스 코일 모터(126)를 선형적으로 정방향 또는 역방향으로 구동할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 의하면, 복수 비트의 PID 제어부(100)의 출력을 이용하여, 선형적인 보이스 코일 모터의 전류 구동을 함으로써, 보다 정확하고 신속한 보이스 코일 모터의 위치 제어가 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치에 의하면, 9 비트의 디지털 신호를 입력으로 하는 차동 전류 디지털-아날로그 변환기(102)와 1 비트의 디지털 신호를 입력으로 하는 방향 제어기(104)를 이용하여 10 비트의 전류 조절 범위로 보이스 코일 모터(1226)를 선형적으로 정방향 또는 역방향으로 구동할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : PID 제어부 102 : 차동 전류 디지털-아날로그 변환기
104 : 방향 제어기 106 : 정방향 온/오프 제어기
108 : 제1 오프셋 제어기 110 : 정방향 선형 구동부
112 : 역방향 선형 구동부 114 : 제2 오프셋 제어기
116 : 역방향 온/오프 제어기 118 : 제1 멀티플렉서
120 : 제2 멀티플렉서 122 : 정방향 경로 트랜지스터들
124 : 역방향 경로 트랜지스터들
126 : 보이스 코일 모터
130 : H-브릿지 회로부
PM1 : 정방향 PMOS 트랜지스터
PM2 : 역방향 PMOS 트랜지스터
NM1 : 정방향 NMOS 트랜지스터
NM2 : 역방향 NMOS 트랜지스터
OP1 : 제1 연산 증폭기
OP2 : 제2 연산 증폭기
R1 : 제1 저항
R2 : 제2 저항
R3 : 제3 저항
R4 : 제4 저항

Claims (16)

  1. 자이로 센서의 출력과 액추에이터의 위치를 감지하는 홀 센서의 출력을 비교하여 복수 비트의 디지털 신호를 출력하는 비례-적분-미분(PID: Proportional-Integral-Derivative, 이하 PID라 함) 제어부;
    상기 PID 제어부에서 출력되는 디지털 신호를 아날로그 전류 신호로 변환하는 차동 전류 디지털-아날로그 변환기;
    상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기에서 출력되는 신호를 수신하여 선형적인 구동 신호를 출력하는 선형 구동부;
    상기 선형 구동부의 출력에 기반하여 상기 액추에이터에 흐르는 정방향 구동 전류 및 역방향 구동 전류의 크기를 조절하는 H-브릿지 회로부; 및
    상기 PID 제어부에서 출력되는 디지털 신호에 기반하여 상기 액추에이터에 흐르는 전류의 방향을 제어하는 신호를 상기 H-브릿지 회로부에 출력하는 구동 방향 제어부를 포함하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 엑추에이터는 보이스 코일 모터(VCM: Voice Coil Motor)를 포함하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기는 출력 신호의 크기가 서로 차동적인 관계를 갖는 정방향 차동 전류 신호 및 역방향 차동 전류 신호를 출력하고,
    상기 선형 구동부는, 상기 정방향 차동 전류 신호에 기반하여 선형적인 정방향 구동 신호를 출력하는 정방향 선형 구동부 및 상기 역방향 차동 전류 신호에 기반하여 선형적인 역방향 구동 신호를 출력하는 역방향 선형 구동부를 포함하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 구동 방향 제어부는,
    상기 PID 제어부에서 출력되는 디지털 신호에 기반하여 정방향 인에이블 신호 및 역방향 인에이블 신호를 출력하는 방향 제어기를 포함하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 구동 방향 제어부는,
    상기 방향 제어기에서 출력되는 정방향 인에이블 신호에 기반하여 정방향 온/오프 제어 신호 및 정방향 오프 신호를 출력하는 정방향 온/오프 제어기; 및
    상기 방향 제어기에서 출력되는 역방향 인에이블 신호에 기반하여 역방향 온/오프 제어 신호 및 역방향 오프 신호를 출력하는 역방향 온/오프 제어기를 더 포함하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 구동 방향 제어부는,
    상기 방향 제어기에서 출력되는 정방향 인에이블 신호에 기반하여 상기 정방향 온/오프 제어기에서 출력되는 정방향 오프 신호 또는 상기 정방향 선형 구동부의 출력을 선택적으로 상기 H-브릿지 회로부에 출력하는 제1 멀티플렉서; 및
    상기 방향 제어기에서 출력되는 역방향 인에이블 신호에 기반하여 상기 역방향 온/오프 제어기에서 출력되는 역방향 오프 신호 또는 상기 역방향 선형 구동부의 출력을 선택적으로 상기 H-브릿지 회로부에 출력하는 제2 멀티플렉서를 더 포함하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 PID 제어부는 10 비트의 디지털 신호를 출력하고,
    상기 방향 제어기는 상기 PID 제어부에서 출력되는 10 비트의 디지털 신호 중 최상위 비트에 기반하여 정방향 인에이블 신호 및 역방향 인에이블 신호를 출력하며,
    상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기는 상기 PID 제어부에서 출력되는 10 비트의 디지털 신호 중 최상위 비트 이외의 나머지 9 비트의 디지털 신호에 기반하여 크기가 서로 차동적인 관계를 갖는 정방향 차동 전류 신호 및 역방향 차동 전류 신호를 출력하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 H-브릿지 회로부는,
    상기 제1 멀티플렉서의 출력과 상기 정방향 온/오프 제어기의 정방향 오프 신호에 따라 온 또는 오프되는 정방향 경로 트랜지스터들; 및
    상기 제2 멀티플렉서의 출력과 상기 역방향 온/오프 제어기의 역방향 오프 신호에 따라 온 또는 오프되는 역방향 경로 트랜지스터들을 포함하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 정방향 경로 트랜지스터들은,
    드레인이 상기 보이스 코일 모터의 일단에 연결되고 게이트에 상기 제1 멀티플렉서의 출력이 인가되며 소스에 전원전압이 인가되고, 상기 게이트에 인가되는 상기 제1 멀티플렉서의 출력에 따라 선형적으로 동작하거나 오프되는 정방향 PMOS 트랜지스터; 및
    드레인이 상기 보이스 코일 모터의 타단에 연결되고 게이트에 상기 정방향 온/오프 제어기에서 출력되는 정방향 온/오프 제어 신호가 인가되며 소스가 접지되고, 상기 정방향 온/오프 제어기에서 출력되는 정방향 온/오프 제어 신호에 따라 온 또는 오프되는 정방향 NMOS 트랜지스터를 포함하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 역방향 경로 트랜지스터들은,
    드레인이 상기 보이스 코일 모터의 타단에 연결되고 게이트에 상기 제2 멀티플렉서의 출력이 인가되면 소스에 전원전압이 인가되고, 상기 게이트에 인가되는 상기 제2 멀티플렉서의 출력에 따라 선형적으로 동작하거나 오프되는 역방향 PMOS 트랜지스터; 및
    드레인이 상기 보이스 코일 모터의 일단에 연결되고 게이트에 상기 역방향 온/오프 제어기에서 출력되는 역방향 온/오프 제어 신호가 인가되며 소스가 접지되고, 상기 역방향 온/오프 제어기에서 출력되는 역방향 온/오프 제어 신호에 따라 온 또는 오프되는 역방향 NMOS 트랜지스터를 포함하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  11. 청구항 3에 있어서,
    상기 정방향 선형 구동부는,
    상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기에서 출력되는 정방향 차동 전류 신호가 인가되는 반전 입력단자 및 비반전 입력단자를 포함하는 제1 연산 증폭기;
    상기 제1 연산 증폭기의 반전 입력단자와 접지 사이에 연결된 제1 저항;
    게이트가 상기 제1 연산 증폭기의 출력단자에 연결되고 소스에 전원전압이 인가되며 드레인이 상기 제1 연산 증폭기의 비반전 입력단자에 연결된 제1 PMOS 트랜지스터; 및
    일단이 상기 제1 PMOS 트랜지스터의 드레인에 연결되고 타단은 접지되어 있는 제2 저항을 포함하고,
    상기 제1 연산 증폭기는 출력단자를 통해 상기 정방향 선형 구동부의 출력 신호인 정방향 구동 신호를 출력하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 역방향 선형 구동부는,
    상기 차동 전류 디지털-아날로그 변환기에서 출력되는 역방향 전류 출력 신호가 인가되는 반전 입력단자 및 비반전 입력단자를 포함하는 제2 연산 증폭기;
    상기 제2 연산 증폭기의 반전 입력단자와 접지 사이에 연결된 제3 저항;
    게이트가 상기 제2 연산 증폭기의 출력단자에 연결되고 소스에 전원전압이 인가되며 드레인이 상기 제2 연산 증폭기의 비반전 입력단자에 연결된 제2 PMOS 트랜지스터; 및
    일단이 상기 제2 PMOS 트랜지스터의 드레인에 연결되고 타단은 접지되어 있는 제4 저항을 포함하고,
    상기 제2 연산 증폭기는 출력단자를 통해 상기 역방향 선형 구동부의 출력 신호인 역방향 구동 신호를 출력하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 액추에이터의 정방향 구동시, 상기 정방향 선형 구동부의 제1 PMOS 트랜지스터와 상기 H-브릿지 회로부의 정방향 PMOS 트랜지스터는 전류 미러 회로를 구성하고,
    상기 액추에이터의 역방향 구동시, 상기 역방향 선형 구동부의 제2 PMOS 트랜지스터와 상기 H-브릿지 회로부의 역방향 PMOS 트랜지스터는 전류 미러 회로를 구성하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 액추에이터에 흐르는 정방향 구동 전류의 크기는 상기 제1 저항의 저항값과 상기 제2 저항의 저항값의 비에 비례하고, 상기 정방향 PMOS 트랜지스터의 게이트의 폭과 상기 제1 PMOS 트랜지스터의 게이트의 폭의 비에 비례하며,
    상기 액추에이터에 흐르는 역방향 구동 전류의 크기는 상기 제3 저항의 저항값과 상기 제4 저항의 저항값의 비에 비례하고, 상기 역방향 PMOS 트랜지스터의 게이트의 폭과 상기 제2 PMOS 트랜지스터의 게이트의 폭의 비에 비례하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  15. 청구항 3에 있어서,
    상기 정방향 선형 구동부에서 발생되는 오프셋을 제거하기 위한 제1 오프셋 제어기; 및
    상기 역방향 선형 구동부에서 발생되는 오프셋을 제거하기 위한 제2 오프셋 제어기를 더 포함하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 모바일 장치는 스마트폰, 태블릿 PC 또는 카메라를 포함하는 모바일 장치용 카메라 모듈의 액추에이터 구동 장치.
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