TW201223118A - Motor driving circuit - Google Patents

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201223118 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種馬達驅動電路。 【先前技術】 作為驅動進行硬碟驅動的磁頭之定位的致動器之線性 馬達’一般所習知者為藉由流通電流於永久磁石的磁場中 的線圈而產生推力之音圈馬達。此外，近年來，亦有載裝 相機模組（camera modu 1 e)於行動電話或筆記型個人電腦 等之攜帶終端機，且為了謀求模組的小型化，而使用音圈 馬達進行自動對焦控制或光學變焦鏡頭控制等之技術。 例如，專利文獻1係揭示一種致動器驅動裝置，其係 於可動部之固有振動週期的大致自然數倍的期間，以固定 的斜率（slope)使音圈馬達的驅動電流產生變化，藉此而能 減少可動部的振動。 如此處理，即可藉由供應以固定的傾斜度產生變化之 斜坡波形的驅動電流於音圈馬達，而能迅速地使致動器的 可動部之位置趨於安定。 領先技術文獻： (專利文獻） 專利文獻1 .日本特開2008-178206號公報 【發明内容】 (發明欲解決的課題） 的構成而有所 ，固有振動數 但’可動部的固有振動週期會因致動器 不同，且在專敎獻1之致動ϋ驅動裝置中 323076 4 201223118 (共振頻率）愈低，則愈必須延長使驅動電流傾斜之期間。 因此，亦有致動器的振動收斂，使得直至可動部的位 置穩定為止之收斂時間變長，而無法滿足所使用的模組所 要求之響應速度之情形。 (解決課題之手段） 解決前述課題之主要的本發明係提供一種馬達驅動電 路，其特徵係具有： 數位濾波器，其係在表示驅動致動器之音圈馬達所供 應的驅動電流之目標值的數位信號之目標電流信號之中， 將含有前述致動器之共振頻率的頻帶予以衰減； 數位類比轉換器，其係將前述數位濾波器的輸出信號 轉換成類比信號並當作電流控制信號予以輸出；以及 驅動電路，其係按照前述電流控制信號而供應前述驅 動電流於前述音圈馬達。 關於本發明之另外的特徵係藉由附加圖式和說明書的 記載而趨於明確。 (發明之功效） 根據本發明，則不受致動器的共振頻率之影響，而能 縮短直至振動收斂為止之收斂時間。 【實施方式】 根據本說明書和附加圖式的記載，至少以下的事項可 趨於明確。 ===馬達驅動電路之構成=== 以下，參閱第1圖而說明本發明之一實施形態的馬達 5 323076 201223118 驅動電路之構成。 第1圖所示之馬達驅動電路1係按照微電腦5的控制 而供應驅動電流Ivcm於驅動致動器的音圈馬達3之電路， 且構成為具備端子21至23的積體電路。此外，馬達驅動 電路1係包含控制電路11、選擇電路12、數位濾波器.13、 DAC(Digital-Analog Converter:數位類比轉換器）14、 驅動電路15、以及電阻16而構成。又，電阻16亦可外部 連接於端子23。理想上，馬達驅動電路1係積體化於一個 半導體基板上而形成。 控制電路11係中介端子21而自微電腦5輸入控制資 訊C0N。此外，自控制電路11輸出目標電流信號TGi、模 式選擇信號SLm、濾波器選擇資訊SLf、以及頻率設定資訊 STf。 選擇電路12係構成為1輸入2輸出之多工器，且在選 擇控制輸入端輸入有模式選擇信號SLm。此外，在資料輸 入端係輸入有目標電流信號TGi。繼而該目標電流信號TGi 係從對應於SLm=0和1的輸出，分別輸入於DAC14、以及 數位濾波器13。 在數位濾波器13係除了目標電流信號TGi之外，亦輸 入有濾波器選擇資訊SLf、以及頻率設定資訊STf。此外， 自數位濾波器13輸出（已被濾波過的）目標電流信號TGf。 此外，在DAC14係輸入有目標電流信號TGi和TGf，且自 DAC14輸出電流控制信號CNi。 驅動電路15係例如包含運算放大器（演算放大器） 6 323076 201223118 .151、以及 NM〇S(N-channel Meta卜〇xide Seraic〇nduct〇r : N通道金屬氧化膜半導體）電晶體152而構成。此外，在運 算放大器151的非反相輸入端係輪入有電流控制信號 CNi，反相輸入端係連接於NM0S電晶體152的源極。然而， NM0S電晶體152的沒極係連接於端子22,源極係中介電阻 16而連接於端子23’而在閘極係輸入有運算放大器151的 輸出信號。此外，在端子22係連接有一端被連接於電源電 位VCC的音圈馬達3 ’而端子23係連接於接地電位。 ===馬達驅動電路之動作=== 繼而說明本實施形態的馬達驅動電路之動作。 控制電路11係根據自微電腦5所輸入之控制資訊 INFcn而輸出目標電流信號TGi、模式選擇信號SLm、濾波 器選擇資訊SLf、以及頻率設定資訊sTf。 此處，目標電流馆號TGi係表示供應於音圈馬達3之 驅動電流Ivcm的目標值之數位信號。此外，模式選擇信號 SLm係選擇後述之測定模式（第1模式）或控制模式（第2模 式）之信號。又，模式選擇信號SLm於SLm=0時係表示測定 模式，而於SLm=l時則表示控制模式。 此外，遽波器選擇資訊SLf、以及頻率設定資訊 係用以设疋數位濾波器13的特性之資訊。具體而言，濾波 器選擇資訊SLf係用以自包含於數位濾波器13的複數個濾 波器選擇其中1個之資訊。另一方面，頻率設定資訊STf 係用以設定數位濾波器13所衰減的頻帶之資訊。 選擇電路12係將自控制電路u所輪入之目標電流信 323076 7 201223118 號TGi於SLm=0(測定模式）時，供應於DAC14,而於SLm=l(控 制模式）時，則供應於數位濾波器13。此外，數位濾波器 13係使目標電流信號TGi之中根據頻率設定資訊STf所設 定之頻帶予以衰減’並輸出（被濾波過的）目標電流信號 TGf。 ) DAC14係將目標電流信號TGi(SLm=0時）或TGf(SLm=l

時）轉換成類比信號而產生電流控制信號CNi。此外，運算 放大器151係將電流控制信號CNi的電壓、和NM0S電晶體 152及電阻16的連接點之電壓Vvcm作比較，此外，·〇S 電晶體152的閘極電壓係按照該比較結果而產生變化。 此處’當將電阻16的電阻值設為R時，則驅動電流 Ivcm係被檢測出為電壓Vvcm=IvcmxR。因此，驅動電路15 係將電壓Vvcm控制成能和電流控制信號cNi的電壓相等之 狀態’驅動電流I v c m的電流值係控制成能成為由電流控制 信號CN i所示的電流值之狀態。 如此處理’則馬達驅動電路1係分別在測定模式中將 目標電流信號TG i轉換成類比信號，在控制模式中將目標 電流信號TG f轉換成類比信號而產生電流控制信號cn i。 繼而按照該電流控制信號CN i而供應驅動電流I vcm於音圈 馬達3。 ===馬達驅動電路、以及致動器之動作的具體例=== 此處，說明有關於測定模式及控制模式中之馬達驅動 電路及致動器之動作的具體例。 首先’參閱第2圖而說明有關於測定模式中之動作。 323076 8 201223118 又’測定模式係用以測定音圈馬達3所驅動之致動器的共 振頻率fc之模式。 在測定模式中，控制電路11係根據控制資訊INFcn而 輸出步級信號作為目標電流信號TGi。此外，該目標電流 信號TGi係中介選擇電路12而供應於DAC14，且轉換成類 比信號。因此’如第2圖中之短虛線所示，電流控制信號 CNi的電壓係以步級狀而產生變化。 在該情形下’驅動電路15雖係將電壓Vvcm控制成能 和電流控制信號CNi的步級電壓相等之狀態，但，由於致 動盗之可動部的慣性力和彈簧的復元力，而如在第2圖中 二；f線所不，電壓Vvcm會振動，並逐漸收斂。此外，致動 ’亦同樣地振動可動部的位移X係逐漸收斂於對應於 目標電流信號TGi #目標位置。此外，測定位移X，並將 該測定資料進行頻譜解析，藉此即可求得共振頻率fc。又， 亦可測電流Ιναη或電壓Vvem，並自該測定資料而 求得共振頻率fc。 繼而適當地參㈣3圖至第7圖而說明有關於㈣模 :之動作。X ’控制模式係根據微電腦5的控 致動器之模式。 勒 輸出式中控制電路U係根據控制資訊1NFcn而 動器之可動部的目標位置以步級狀產生變化之 測定模式巾线作進行比^ ㈣㈣於為了和 級，號而輸出和測定模式相同的步 L旎作為目標電流信號TGi之情形。 323076 9 201223118 此外，該目標電流信號TGi係中介選擇電路12、以及 數位濾波器13而供應於DAC14作為目標電流信號TGf，且 轉換成類比信號。因此，在控制模式中，驅動電路15係按 照藉由數位濾波器13而進行濾波後之電流控制信號CNi， 將驅動電流Ivcm供應於音圈馬達3。 此處，數位濾波器13係使用陷波濾波器、低通濾波器 等。本實施形態之一例子中，數位濾波器13係設為：包含 特性各不相同的陷波濾波器及低通濾波器，並設為按照濾 波器選擇資訊SLf而選擇其中1個。此外，數位濾波器13 係根據與在測定模式中預先測定的共振頻率fc相應之頻 率設定資訊STf而設定衰減之頻帶。 第3圖係表示包含於數位濾波器13之2個陷波濾波器 NF1(短虛線）及NF2(實線）的頻率特性之一例。又，陷波濾 波器NF1和NF2均是衰減以共振頻率fc為中心之頻帶，且 凹陷寬度和凹陷深度互不相同。 第4圖係表示使用陷波濾波器NF1(短虛線）及NF2(實 線）時的電壓Vvcm之一例。此外，在第4圖中，為了作比 較’而以虛線表示測定模式中之電壓Vvcm(第2圖之實 線）°因此’藉由陷波濾波器NF1或NF2將目標電流信號 TGi進行濾波，即能抑制致動器的振動，並縮短直至振動 收斂為止之收斂時間。 但’如第2圖所示之步級響應之振動，其除了共振頻 率fc之外，亦包含其奇數倍之頻率成份。因此，例如第5 圖所示’亦可使用除了衰減共振頻率fc之外，還衰減以 10 323076 201223118 3fc和5fc為中心之頻帶的陷波濾波器，進而抑制致動器 的振動，藉此更縮短收斂時間。 第6圖係表示包含於數位▲波器13之2個低通濾波器 LPF1(短虛線）及LPF2(實線）的頻率特性之一例。又，低通 濾波器LPF1和LPF2均是將共振頻率設為遮斷頻率， LPF2則對LPF1進行2段串級連接。 第7圖係表示使用測定模式中之電壓Vvcm( —點鍵 線）、低通濾、波器LPF1 (短虛線）、及LPF2(實線）時的電壓 Vvcm之一例。因此，藉由低通濾波器LpF1或LpF2將目標 電流信號TGi進行濾波，即能抑制致動器的振動，並縮短 直至振動收斂為止之收斂時間。 又，藉由使用陷波濾波器，相較於使用低通濾波器時 更能縮短收斂時間。另一方面，陷波濾波器係成為2次濾 波器，相對於此，低通濾波器亦可構成為丨次濾波器。 如前述，在馬達驅動電路1中，使用數位濾波器13而 使目4示電流彳§號TG i之中含有致動器之共振頻率f c的頻帶 予以衰減，且按照已被濾波之電流控制信號CNi ,將驅動 電流I vcm供應於音圈馬達3，藉此即可不受致動器的共振 頻率之影響，而能縮短直至振動收斂為止之收斂時間。 此外，在測定模式中，將步級信號當作目標電流信號 TGi供應於DAC14’且預先測定該步級響應中之振動的共振 頻率fc，藉此可在控制模式中，按照該測定所得之共振頻 率fc而设定數位遽波器13所進行衰減之頻帶。 此外，藉由使用陷波濾波器或低通濾波器作為數位濾 323076 11 201223118 波器13,即能衰減目標電流信號TGi之中含有致動器之共 振頻率fc的頻帶。 此外，藉由含有複數個陷波濾波器或低通濾波器作為 數位濾波器13,即能針對各個致動器選擇最佳特性的濾波 器來使用。 此外，在使用陷波濾波器作為數位濾波器13時，藉由 除了衰減共振頻率fc之外’還衰減其奇數倍之頻率成份， 則更能縮短收斂時間。 又’上述實施形態係為了易於進行本發明之理解，並 奍限定本發明而解釋。本發明只要不脫離其宗旨仍可做變. 更、改良’並且在本發明中亦包含其等值物。 上述實施形態中，驅動電路15雖係藉由NM0S電晶體 J52而控制驅動電流Ivcm，但並不限定於此。馬達驅動電 路1之驅動電路亦可設為：使用pM0S(P_channel M0S : P 通道金屬氧化膜半導體）電晶體，對第1圖所示之驅動電路 15，使電源電位VCC和接地電位的極性予以反相之構成。 此外，上述實施形態中，雖係藉由測定模式而測定音 圈馬達3所驅動之致動器之共振頻率fc，但本發明並不限 定於此，亦可不具有測定模式。 【圖式簡單說明】 第1圖係表示本發明之一實施形態的馬達驅動電路的 構成之電路方塊圖。 第2圖係表示測定模式中之電流控制信號cNi和電壓 Vvcm的關係之一例之模式圖。 323076 201223118 -第3圖係表示在控制模式中為數位濾波器丨3所使用的 陷波濾波器之例之模式圖。 第4圖係表示使用第3圖所示之各陷波濾波器時的電 壓Vvcm之一例之模式圖。 第5圖係表示為數位濾波器丨3所使用的陷波濾波器之 另一例之模式圖。 第6圖係表示在控制模式中為數位濾波器13所使用的 低通滤波器之例之模式圖。 第7圖係表示使用第6圖所示之各低通濾波器時的電 壓Vvcm之一例之模式圖。 【主要元件符號說明】 3 5 11 12 13 14 15 16 21 至 23 151 152 CNi 馬達驅動電路 音圈馬達 微電腦 控制電路 選擇電路 數位濾波器 DAC(數位類比轉換器） 驅動電路 電阻 端子 運算放大器（演算放大器） NM0S(N通道金屬氧化膜半導體）電晶體 電流控制信號 323076 13 201223118 CON 控制信號 fc 共振頻率 LPF1、 > LPF2 低通濾波器 INFcn 控制資訊 Ivcm 驅動電流 NF1 > NF2 陷波濾波器 R 電阻值 SLf 濾波器選擇資訊 SLm 模式選擇信號 STf 頻率設定資訊 TGf、 TGi 目標電流信號 Vcc 電源電位 Vvcm 電壓 X 位移

Claims (1)

1. 201223118 •七、申請專利範圍： 1. 一種馬達驅動電路，其特徵在於具有： 數位濾波器，其係在表示供應至驅動致動器之音圈 馬達的驅動電流之目標值的數位信號之目標電流信號 之中，使含有前述致動器之共振頻率的頻帶衰減； 數位類比轉換器，其係將前述數位濾波器的輸出信 號轉換成類比信號並當作電流控制信號予以輸出；以及 驅動電路，其係按照前述電流控制信號而供應前述 驅動電流於前述音圈馬達。 2. 如申請專利範圍第1項所述之馬達驅動電路，其中， 更具有選擇電路，其係按照模式選擇信號而輸入有 步級信號作為前述目標電流信號，並選擇：將該步級信 號供應於前述數位類比轉換器之第1模式、或將所輸入 之前述目標電流信號供應於前述數位濾波器之第2模 式， 前述數位類比轉換器係在前述第1模式中，將前述 步級信號轉換成類比信號並當作前述電流控制信號予 以輸出， 前述數位濾波器係在前述第2模式中，按照在前述 第1模式中所預先測定之前述共振頻率而設定前述所 衰減之頻帶。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之馬達驅動電路， 其中， 前述數位濾波器係將以前述共振頻率為中心之頻 1 323076 201223118 帶予以衰減之陷波濾波器、或將前述共振頻率以上之頻 帶予以衰減之低通濾波器。 4·如申請專利範圍第2項所述之馬達驅動電路，其中， 更具有控制電路，其係根據所輸入之控制資訊而將 前述目標電流信號及前述模式選擇信號供應於前述選 擇電路， 前述數位濾波器係包含：將以前述共振頻率為中心 之頻帶予以衰減之陷波濾波器、或將前述共振頻率以上 之頻帶予以衰減之低通濾波器， 前述控制電路係根據前述控制資訊，將用於自包含 於前述數位濾波器之複數個濾波器選擇其中1個之淚 波器選擇資訊、及用以設定前述所衰減的頻帶之頻率設 定資訊供應於前述數位濾波器。 5.如申請專利範圍第3項或第4項所述之馬達驅動電路， 其中， 前述陷波濾、波器係進而衰減以前述共振頻率的奇 數倍之頻率為中心之頻帶。 6·如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之馬達驅 動電路，其中， 至少前述數位濾波器、前述數位類比轉換器及前述 驅動電路係積體化於一個半導體基板上而形成。 323076 2