TWI286684B - Operating current modifying device and method thereof - Google Patents

Description

1286684 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種操作電流修正裝置及其方法，特別 關於一種可利用於光碟機中之操作電流修正裝置及方法。 【先前技術】 一般電子裝置中的功率產生元件容易受溫度的影 響，而於運作時造成本身效能與準確度的差異，因此，比 較精密的功率產生元件中必須設計適當的控制模組以修 正熱因素所造成的影響。 習知方法為了準確控制功率產生元件在不同溫度下 的輸出功率，係在功率產生元件中設計適當的一控制模 組，藉由功率產生元件產生輸出功率後的一功率回授信 號，來控制功率產生元件於輸出各個不同功率時所需的操 作電流。 如圖1所示，當功率產生元件的溫度為一溫度乃時， 功率產生元件之輸出功率與操作電流的關係可由一直線 h表示。亦即，當功率產生元件的操作溫度為溫度Ti且 操作電流為一電流Ιι時，功率產生元件將產生一輸出功率 Pi ;若操作電流為一電流12時則功率產生元件產生一輸出 功率P2。 接著，當功率產生元件的溫度提升到一溫度丁2後，操 作電流為電流Ii將使功率產生元件產生另一個輸出功率 P〆（如虛線A)，此時控制模組為了將輸出功率控制在輸 6 1286684 出功率Pi，其係以閉迴路迴授控制方式將計算出用以補償 功率差（P〆- Pi)所需的電流，進而依據計算結果調增操 作電流（如虛線B)，直到功率產生元件產生輪出功率Ρι 為止，此時操作電流為電流L，。 由於習知方法假設認為功率產生元件的溫度為溫度 • T2時，功率產生元件之輸出功率與操作電流的關係可由一 ^直線L2表示，若功率產生元件將要產生另一輸出功率Ρ2 , , 控制模組係依據電流ΙΜ、輸出功率Ρι，與輸出功率ρ2之比 例關係（如式1)計算功率產生元件產生輸出功率ρ2所需之 電流12’。 1) 然而，在實際上當功率產生元件的溫度為溫度Τ2時， 功率產生元件之輸出功率與操作電流的關係應該是由一 |直線L3表不，而非由直線L2表示，也就是說依照習知方 -法所計算出的操作電流為電流l2的話，將使功率產生元件 產生輸出功率IV (如虛線c),無法使功率產生元件正確 地產生輸出功率Ρ2，造成功率產生元件在溫度I輸出功 率無法準確控制。 上述因電流Ib2所造成輸出功率的誤差是因為習知方 法忽略截止電流（直線L1與直線L3與電流軸之交點）的 心響田截止電流的影響不是很大時，以習知方法計算不 同溫度下各輸“率所需的操作錢财會產生太大的 7 1286684 誤差，但是當截止電流的影響顯著或輸出功率必須更準確 控制時’僅以習知方法計算操作電流將無法避免地產生上 述之誤差。 ^以光碟機而言，光碟機係藉由光學讀寫頭產生輸出功 率至光碟片，以達到存取光碟片之目的。如圖2與圖3所 •不，在光碟機的光學讀寫頭功率控制架構中，光碟機1係 ^具有一光學讀寫頭10與一功率控制器15，其中光學讀寫 • 頭10係包含一發光模組11、一溫度量測模組12、一光感 測模組13與一數位類比轉換模組14。另外，功率控制器 15係包含一功率補償模組16與一功率控制模組17。 於此，溫度量測模組12係量測發光模組11之溫度以 產生一溫度信號121，溫度信號121係用以供功率娌制器 15控制發光模組11避免溫度過高。而光感測模組13係量 測發光模組11之輸出功率並產生一功率回授信號131，功 率補償模組16係接收功率回授信號131並以閉迴路迴授 •控制方式計算出功率補償電流。另外，功率控制模組17 ^係依據功率補償電流並藉由前述習知方法產生一電流控 制信號171以控制數位類比轉換模組14產生操作電流 141 ’操作電流141係驅動發光模組11產生輸出功率Pl 與輸出功率P2。輸出功率Pi與輸出功率P2係分別為光學 讀寫頭存取一光碟片時的一讀取功率與一寫入功率。 然而，當光學讀寫頭的溫度改變之後（例如溫度上升 後），由於習知技術並未考慮截止電流的影響，僅有讀取 功率能夠準確地控制，而寫入功率未能夠準確地控制在虛 8 12866.84 線所示的正確寫入功率，這將造成光學讀寫頭10無法正 確地存取光碟片，甚至縮短光學讀寫頭1〇之壽命，亦降 低了光碟機1的使用年限。 有鑑於此，提供一種操作電流修正裝置及其方法，以 其能夠計算功率產生元件中不同溫度與不同輸出功率時 -所需的操作電流，進而使功率產生元件的輸出功率得以準 .確地控制，正是當前的重要課題之一。 _ 【發明内容】 有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能夠依據 功率產生元件溫度，計算在不同溫度時功率產生元件中的 操作電流值之操作電流修正裝置及方法。 …緣是，依本發明之操作電流修正裝置，其係用於一功 率產生元件，當功率產生元件之一操作電流大於一截止電 流時，功率產生元件方始產生一輸出功率，其中截止電流 .係與功率產生元件之溫度呈一函數關係。操作電流修正2 ，包3 —截止電流修正模組、一功率修正模組、一電流補 償模组與-功率控制模組，其中截止電流修正模組係接收 s力率產生元件之一溫度信號以依據該溫度信號與函數 關係輸出-截止電流修正信號，功率修正模組係接收功率 兀件產生輸出功率時之一功率回授信號與一功率目 ，信號以依據功率目標信號與功率回授信號之差輸出一 ί作電流修正信號，電流補償模組係接收該i止電流修正 "號與操作電流修正信號以依據截止電流修正信號分配 9 1286684 喿=正^號至一操作電流補償信號與一截止電流 補侦L號功率控制模組係接收依據操作電流補償信號與 戴止電流補償信號以調整操作電流。 ，本發明亦提供-種操作電流修正方法，其係用於一功 率產生元件，备功率產生元件之一操作電流大於一截止電 時’功率產生7〇件方始產生—輸出功率，其中截止電流 ，係與功率產生7L件之溫度呈一函數關係。此操作電流修正 ⑩方法包3以下步驟·依據功率產生元件之溫度與函數關係 產生-截止電流修正信號；依據功率產生元件產生輸出功 率時之-功率回授信號與—功率目標信號之差輸出一操 作電流修正信號；依據截止電流修正信號分配操作電流修 正信號至-操作電流補償信號與一截止電流補償信號；以 及依據操作錢補償㈣與截止電流補償錢調整操作 電流。 承上所述，因依本發明之操作電流修正裝置及其方法 參係依據該功率產生元件之溫度與函數關係控制功率產生 讀之操作電流，故賴控制料產生元件中不同溫度斑 不同功率時所需的操作電流，進而使功率產生元件的輸出、 功率得以準確地控制。 【實施方式】 以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之摔 作電流修正裝置與方法。 如圖4所示，本發明之操作電流修正裝置2，其係用 12866.84 於一功率產生元件，功率產生元件係可為一光學讀寫頭 4，其係包含一發光模組41、一光感測模組42、溫度量測 模組43與一數位類比轉換模組44。 在光學讀寫頭4中，當操作電流34大於發光模組41 之一截止電流時，操作電流34係驅動發光模組41產生輸 出功率，其中截止電流係與發光模組41之溫度呈一函數 關係。 一般來說，發光模組41多以雷射二極體實現，故其 B 之溫度與截止電流之函數關係一指數關係（如圖5所示）。 另外，光感測模組42係量測發光模組41之輸出功率 並產生一功率回授信號39,以供操作電流修正裝置2監控 發光模組41之輸出功率。 再者，溫度量測模組43係量測發光模組41之溫度以 輸出溫度信號38，而數位類比轉換模組44係接收一電流 控制信號35以產生操作電流34。 B 再請參照圖4，本實施例之操作電流修正裝置2包含 ' 一截止電流修正模組21、一功率修正模組24、一電流補 • 償模組22、一功率控制模組23與一目標功率控制模組25。 其中，截止電流修正模組21係接收溫度信號38以依 據溫度信號38與函數關係產生一截止電流修正信號31， 而目標功率控制模組25係產生一目標功率信號36。再者， 功率修正模組22係接收功率回授信號39與目標功率信號 36以依據目標功率信號36與功率回授信號39之差輸出一 操作電流修正信號37。 11 1286684 另外，電流補償模組24係接收截止電流修正信號31 與操作電流修正信號37，以依據截止電流修正信號31分 * 配操作電流修正信號37至一操作電流補償信號32與一截 止電流補償信號33。 另外，功率控制模組23係接收操作電流補償信號32 . 與截止電流補償信號33以輸出電流控制信號35。其中， 電流控制信號35係用以控制數位類比轉換模組44調整操 作電流34。 胃在本實施例中，目標功率信號36係代表一目標功率， 操作電流修正信號37係代表目前發光模組41的輸出功率 達到目標功率仍所需補足的電流，而截止電流修正信號31 係代表目前發光模組41的截止電流大小。 另外，本實施例之電流補償模組24係判斷截止電流 修正信號31是否改變以判斷發光模組41的溫度是否改 變。當截止電流修正信號31改變時，亦即發光模組41的 φ 截止電流受其溫度影響而變化時，電流補償模組24係判 ^ 斷操作電流修正信號37是否小於截止電流修正信號31與 ， 截止電流補償信號33之差以優先針對發光模組41的截止 電流進行補償。 若操作電流修正信號37較小，則電流補償模組24依 據截止電流補償信號33之現值與操作電流修正信號37更 新截止電流補償信號33 ;若操作電流修正信號37較大， 則電流補償模組24依據截止電流修正信號31更新截止電 流補償信號33，且其並依據操作電流修正信號37與截止 12 1286684 電流修正信號31之差更新操作電流補償信號32。 另外’當戴止電流修正信號31沒有改變時，亦即發 光模組41的溫度與截止電流沒有改變時，電流補償模組 24不需要額外對發光模組41的截止電流再進行補償，故 電流補償模組24係不更新截止電流補償信號33，且其係 -依$操作電流修正信號37更新操作電流補償信號32藉以 •…員目别發光模組41要產生足夠輸出功率所需的操作電 流0 如圖4與圖6所示，當發光模組41在溫度與溫度 丁2時’發光模組41之輸出功率與操作電流34的關係可分 別由直線Li與直線L2表示。 當發光模組41的溫度為乃時，功率目標信號41之目 $功率係設為功率ρι，操作電流補償信號32之值係為電 流Wu，截止電流補償信號33之值係電流Iu，而功率控 制模組23係依據操作電流補償信號32與截止電流補償信 •號33計算出所需的操作電流之值(1〇，以輸出電流控制信 號35。而數位類比轉換模組44係依據電流控制信號％調 整操作電流34俾使發光模組41產生輸出功率Pi。 再者，當發光模組41的溫度升到溫度τ2後，功率目 標仏號41之目標功率仍設為功率Pi。由於操作電流34之 值仍為電流Ibl而未改變，使得發光模組41產生輸出功率 接著，溫度量測模組43係量測出發光模組41之溫度 為溫度A以輸出溫度信號38，而截止電流修正模組21係 13 1286684 /皿度仏號38以依據發光模組41的溫度與截止電流的 扣數關係輸出截止電流修正信號31 (It2)。 另外1力率修正模纟且22係依據功率回授信號39 (功 f ΡΓ)與目標功率信號36 (功率Ρι)之差並以閉迴路迴 授控制之一增亦值計算出操作電流修正信號37 (ΔΙΟ。 、此時，由於截止電流修正信號31已改變為U2),當操作 •電流修正信號37 (ΔΙι)非小於截止電流修正信號31與 ^ 33 (It2.Itl), 24 ^ 依據截止電流修正信號31(It2)更新截止電流補償信號33 Ο!2)，且其並依據操作電流修正信號37 ( ΔΙι)與截止 電流修正信號31 (It2)之差更新操作電流補償信號32 ( △ Irlt2)。藉此，功率控制模組23係控制數位類比轉換模組 44調整操作電流34為電流（Ιι+ΔΙι_Ιί2)。然後，操作電 流34係驅動發光模組41產生輸出功率Ρι，，。此時經由前 述之感測與修正方式，功率修正模組24係修正操作電流 φ 修正信號37 (其值為△ 12)。 另外，由於此時發光模組41的溫度仍為溫度丁2，故 截止電流修正信號31 (U仍不變，所以電流補償模組24 係不更新截止電流補償信號33 (Ια)，且其係依據操作電 流修正信號37( ΔΗ)更新操作電流補償信號32( Δΐ2)， 因此功率控制模組23係控制數位類比轉換模組44調整操 作電流34為電流 另外’與前述不同的是’當發光模組41由溫度I變 化為溫度I且操作電流修正信號37 (△ I!)小於截止電 1286684 流修正信號31與截止電流補償信號33之差（It2-Itl)時， 電流補償模組24係將操作電流補償信號32更新為0，並 依據截止電流補償信號33之現值（Itl)與操作電流修正 信號37 ( △ Μ更新截止電流補償信號33 ( Iu+Δ ID。藉 以先行補償發光模組41之截止電流，並且維持整個閉迴 路控制的穩定度。 再者，為了控制發光模組41產生輸出功率P2，功率 控制模組23係（如式2)以截止電流補償信號33 (It2)為基 B 準，並依據功率Pi與功率P2間之比例以計算出電流控制 信號 35 (12)。 +AIx-It2+AI2) (式 2) Μ 因此，發光模組41的輸出功率係可如圖7所示被準 確控制於功率Pi與功率Ρ2,其中功率Pi與功率Ρ2係可分 別是光學讀寫頭4的一讀取功率與一寫入功率。 ϋ 如圖8所示，本發明較佳實施例之截止電流修正方 ' 法，其係用於一功率產生元件，當功率產生元件之一操作 ’ 電流大於一截止電流時，功率產生元件方始產生一輸出功 率，其中截止電流係與功率產生元件之溫度呈一函數關 係。截止電流修正方法包含步驟SO 1至步驟S04。 步知S01係依據功率產生元件之溫度與函數關係產生 一截止電流修正信號；接著步驟S02係依據功率產生元件 產生輸出功率時之一功率回授信號與一功率目標信號之 差輸出一操作電流修正信號；然後步驟S03依據截止電流 15 1286684 修正信號分轉作電祕正錢至― 广 與-截止電流補償信號;以及步驟s〇4依據 信號與截止電流補償信號調整操作電流。卿電抓補1員 本實施例中的功率產生元件係；為光學讀寫頭中的 發光操作電流修正方法係可實現於前述圖4至圖 7，實方^之#作電流修正裝置，詳細的内容與實施方 式係已於别述實施例中討論過，故此不再資述。 , 綜上所述’因依本發明之操作電流修正I置及方法係 =據該功率產生騎之溫度與函數關係控制功率產生元 =之核作電流’故能夠控制功率產生元件中不同溫度與不 率得以準確地控制。冑而使功革產生讀的輸出功 本發= = : =例性，而非為限制性者，未脫離 •應包含於後附之申請專利範圍中。 7變更 【圖式簡單說明】 圖1為一函數關係圖，顯 之輪出功率與操作電流之關知技射功率產生元件 頭：塊圖，顯示習知技術中光碟機的光學讀寫 入功 率與：二示意圖’顯示習知技術中光學讀寫頭寫 作電 圖4為一區塊圖’顯示依本發明較佳實施例之操 1286684 流修正裝置； 圖5為一函數關係圖，顯示依本發明較佳實施例之操 作電流修正裝置，其中發光模組之溫度與截止電流之關 係； 圖6為一函數關係圖，顯示依本發明較佳實施例之操 作電流修正裝置，其中發光模組之輸出功率與操作電流之 關係； 圖7為一示意圖，顯示依本發明較佳實施例之操作電 流修正裝置，其中光學讀寫頭之讀取功率與寫入功率；以 及 圖8為一流程圖，顯示依本發明較佳實施例之操作電 流修正方法。 元件符號說明：

II、II’、I2、Itl、It2、△ II、△『2 ·電流 Itl、It2 :截止電流

Li、L2、L3 :直線

Pi、ΡΓ、p2、P2’ ：功率

Ti、T2 :溫度 1 :光碟機 11 :發光模組 121 :溫度信號 131 :功率回授信號 141 :操作電流 10 :光學讀寫頭 12 :溫度量測模組 13 :光感測模組 數位類比轉換模組 17 14 1286684 15 :功率控制器 17 :功率控制模組 2 ··操作電流修正裝置 22 :電流補償模組 24 :功率修正模組 31 ··截止電流修正信號 33 :截止電流補償信號 35 :電流控制信號 37 :操作電流修正信號 39 :功率回授信號 41 :發光模組 43 :溫度量測模組 16 :功率補償模組 171 :電流控制信號 21 :截止電流修正模組 23 :功率控制模組 25 :目標功率控制模組 32 :操作電流補償信號 34 :操作電流 36 :目標功率信號 38 :溫度信號 4:光學讀寫頭 42 :光感測模組 44 :數位類比轉換模組 SOI〜S04 :操作電流修正方法之步驟 18

Claims (1)

1286684 十、申請專利範圍： 1、 一種操作電流修正裝置，其係用於一功率產生元件， 當該功率產生元件之一操作電流大於一截止電流時， 該功率產生元件方始產生一輸出功率，其中該截止電 流係與該功率產生元件之溫度呈一函數關係，該操作 電流修正裝置包含： 一截止電流修正模組，其係接收該功率產生元件之一 胃 溫度信號以依據該溫度信號與該函數關係輸出一截 ® 止電流修正信號； 一功率修正模組，其係接收該功率產生元件產生該輸 出功率時之一功率回授信號與一功率目標信號以依 據該功率目標信號與該功率回授信號之差輸出一操 作電流修正信號； 一電流補償模組，其係接收該該截止電流修正信號與 該操作電流修正信號以依據該截止電流修正信號分 Φ 配該操作電流修正信號至一操作電流補償信號與一 ” 截止電流補償信號；以及 • 一功率控制模組，其係接收該操作電流補償信號與該 截止電流補償信號以調整該操作電流。 2、 如申請專利範圍第1項所述之操作電流修正裝置’其 中該截止電流修正信號係代表該功率產生元件於該第 一溫度時之該截止電流大小。 19 1286684 3、 如申請專利範圍第1項所述之操作電流修正裝置，其 中該電流補償模組係該截止電流修正信號無變化時， 依據該操作電流修正信號更新該操作電流補償信號。 4、 如申請專利範圍第1項所述之操作電流修正裝置，其 中該電流補償模組係當該截止電流修正信號變化時， 且該操作電流修正信號小於該截止電流修正信號與該 截止電流補償信號之差時，依據該操作電流修正信號 更新該截止電流補償信號。 1 5、 如申請專利範圍第1項所述之操作電流修正裝置，其 中該電流補償模組係當該截止電流修正信號變化時， 且該操作電流修正信號不小於該截止電流修正信號與 該截止電流補償信號之差時，依據該截止電流修正信 號更新該截止電流補償信號，並依據該操作電流修正 信號與該戴止電流修正信號之差更新操作電流補償信 號。 6、 如申請專利範圍第1項所述之操作電流修正裝置，其 中該函數關係一指數關係。 7、 如申請專利範圍第1項所述之截止電流修正裝置，其 中該功率產生元件係一光學讀寫頭。 1286684 8、 如申請專利範圍第7項所述之截止電流修正裝置，其 中該光學讀寫頭包含： 一數位類比轉換模組，係受到該功率控制模組所控制 而產生該操作電流； 一發光模組，係由該操作電流所驅動而產生該輸出功 率；以及 一溫度量測模組，其係量測該發光模組之該第一溫度 以輸出該溫度信號。 9、 如申請專利範圍第7項所述之截止電流修正裝置，其 中該截止電流修正裝置與該光學讀寫頭係設置於一光 碟機中。 10、 如申請專利範圍第1項所述之截止電流修正裝置，其 中該截止電流計算模組與該功率控制模組係實現於 一積體電路中。 11、 一種操作電流修正方法，其係用於一功率產生元件， 當該功率產生元件之一操作電流大於一截止電流 時，該功率產生元件方始產生一輸出功率，其中該截 止電流係與該功率產生元件之溫度呈一函數關係，該 操作電流修正方法包含： 依據該功率產生元件之溫度與該函數關係產生一截 止電流修正信號； 21 1286684 依據該功率產生元件產生該輸出功率時之一功率回授 信號與一功率目標信號之差輸出一操作電流修正信 號； 依據該截止電流修正信號分配該操作電流修正信號至 一操作電流補償信號與一截止電流補償信號；以及 依據該操作電流補償信號與該截止電流補償信號調整 該操作電流。 • 12、如申請專利範園第11項所述之操作電流修正方法， 其中該截止電流修正信號係代表該功率產生元件於 該第一溫度時之該截止電流大小。 13、如申請專利範圍第11項所述之操作電流修正方法， 其中該分配步驟係當該操作電流修正信號與該截止 電流修正信號不相等時，依據該操作電流修正信號更 φ 新該操作電流補償信號。 ▲ 14、如申請專利範圍第11項所述之操作電流修正方法， 其中該分配步驟係當該操作電流修正信號與該截止 電流修正信號相等，且該操作電流修正信號小於該截 止電流修正信號與該截止電流補償信號之差時，依據 該操作電流修正信號更新該截止電流補償信號。 15、如申請專利範圍第11項所述之操作電流修正方法， 22 1286684 其中該分配步驟係當該操作電流修正信號與該截止 電流修正信號相等，且該操作電流修正信號不小於該 截止電流修正信號與該截止電流補償信號之差時，依 據該截止電流修正信號更新該截止電流補償信號，並 依據該操作電流修正信號與該截止電流修正信號之 差更新操作電流補償信號。 16、 如申請專利範圍第11項所述之操作電流修正方法， 其中該函數關係一指數關係。 17、 如申請專利範圍第11項所述之截止電流修正方法， 其中該功率產生元件係一光學讀寫頭。 18、 如申請專利範圍第17項所述之截止電流修正方法， 其中該光學讀寫頭包含： 一數位類比轉換模組，係受到該功率控制模組所控制 而產生該操作電流； 一發光模組，係由該操作電流所驅動而產生該輸出功 率；以及 一溫度量測模組，其係量測該發光模組之該第一溫度 以輸出該溫度信號。 23