TWI742564B - 馬達控制器 - Google Patents

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蔡慶隆
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Abstract

一種馬達控制器用以驅動一馬達。該馬達具有一馬達線圈與一最大額定電流值。該馬達控制器具有一驅動電路、一控制單元、一數位至類比轉換器、一運算放大器、一開關電路、以及一電阻。當需要減少該馬達至一目標位置所需之一趨穩時間，或是於一相機模組內偵測到一震動而啟動一影像穩定機制時，皆可暫態地供應一大於該最大額定電流值之驅動電流至該馬達線圈。

Description

馬達控制器
本發明係關於一種馬達控制器，特別是關於一種可暫態地供應一大於最大額定電流值(Maximum Rated Current)之驅動電流至一馬達線圈之馬達控制器。
一般相機模組(Camera Module)內之馬達皆具有一最大額定電流值，以避免馬達線圈於長時間流過超過最大額定電流值之電流而造成馬達傷害。當一些應用上需要能暫態地供應一大於最大額定電流值之驅動電流至該馬達線圈時，目前並無習知技術實現此一特徵功能。
有鑑於前述問題，本發明之目的在於提供一種可暫態地供應一大於最大額定電流值之驅動電流至一馬達線圈之馬達控制器。
依據本發明提供一種馬達控制器用以驅動一馬達。該馬達具有一馬達線圈與一最大額定電流值。該馬達控制器具有一驅動電路、一控制單元、一數位至類比轉換器、一運算放大器、一開關電路、以及一電阻。當需要減少該馬達至一目標位置所需之一趨穩時間，或是於一相機模組內偵測到一震動而啟動一影像穩定機制時，皆可暫態地供應一大於該最大額定電流值之驅動電流至 該馬達線圈。
10:馬達控制器
100:驅動電路
110:控制單元
120:數位至類比轉換器
121,130:運算放大器
140:開關電路
S1,S2,S10-S19:開關
R1,R11,R12:電阻
101,102,103,104:電晶體
122,123,150-159:電晶體
V1:電壓
Vref:參考電壓
IL:驅動電流
Iref:參考電流
L:馬達線圈
Multi:控制信號
DATA:數位輸入信號
Vd:電壓源
GND:地面電位
第1圖係本發明一實施例之馬達控制器之示意圖。
第2圖係本發明一實施例之數位至類比轉換器之示意圖。
下文中之說明將使本發明之目的、特徵、與優點更明顯。茲將參考圖式詳細說明依據本發明之較佳實施例。
第1圖係本發明之馬達控制器10之示意圖。馬達控制器10用以驅動一馬達，其中馬達可為一音圈馬達(Voice-Coil Motor)。馬達具有一馬達線圈L與一最大額定電流值(Imax)。馬達控制器10具有一驅動電路100、一控制單元110、一數位至類比轉換器120、一運算放大器130、一開關電路140、以及一電阻R1。
驅動電路100具有一電晶體101、一電晶體102、一電晶體103、以及一電晶體104，用以供應一驅動電流IL至馬達線圈L。電晶體101與電晶體103耦合至一電壓源Vd與馬達線圈L，而電晶體102與電晶體104則耦合至馬達線圈L與電阻R1。電晶體101、電晶體102、電晶體103、以及電晶體104可為一P型金氧半電晶體或一N型金氧半電晶體。於第1圖中，電晶體101與電晶體103以兩P型金氧半電晶體為例，而電晶體102與電晶體104以兩N型金氧半電晶體為例。
控制單元110耦合至電晶體101與電晶體103，用以控制驅動電流IL之電流方向。開關電路140具有一開關S1與開關S2，分別耦合至電晶體102與電晶體104，用以控制電晶體102與電晶體104之導通情形。運算放大器130耦合至數 位至類比轉換器120、開關電路140、以及電阻R1。電阻R1則耦合至電晶體102、電晶體104、以及一地面電位GND。
數位至類比轉換器120接收一控制信號Multi與一數位輸入信號DATA，用以產生一電壓V1至運算放大器130，使得驅動電流IL與電壓V1成正比，藉以控制馬達之位置。控制信號Multi係用以決定是否暫態地供應一大於最大額定電流值(Imax)之驅動電流IL至馬達線圈L。在本發明中，驅動電流IL可為最大額定電流值之N倍，其中N>1。在實際應用上，1<N
Figure 109108690-A0305-02-0005-4
2為N值之最佳範圍。
第2圖係本發明之數位至類比轉換器120之示意圖。本發明之數位至類比轉換器120為一10位元電流型數位至類比轉換器，且數位輸入信號DATA為一10位元數位輸入信號，但本發明不為所限。數位至類比轉換器120具有一運算放大器121、一電晶體122、一電晶體123、一電阻R11、電晶體150-159、開關S10-S19、以及一電阻R12。其中，電晶體151尺寸為電晶體150尺寸之2倍，電晶體152尺寸為電晶體150尺寸之4倍，之後皆依倍數2及順序類推，就不再贅述。
如第2圖所示，運算放大器121耦合至電晶體123與電阻R11，根據所接收之一參考電壓Vref，用以產生一參考電流Iref。電晶體122耦合至電壓源Vd、電晶體123、以及電晶體150-159。開關S10-S19分別耦合至電晶體150-159，其中開關S10-S19係受10位元數位輸入信號DATA所控制。電阻R12耦合至開關S10-S19與地面電位GND，用以產生電壓V1。當10位元數位輸入信號DATA為1111111111且控制信號Multi為一高電位High時，可使得流經馬達線圈L之驅動電流IL大於最大額定電流值Imax。
請同時參照第1圖及第2圖。當控制信號Multi為一低電位Low時，數位至類比轉換器120處於一原始設定狀態，此時無法供應一大於最大額定電流值Imax之驅動電流IL至馬達線圈L。當控制信號Multi為高電位High時，可使得流經 電阻R1之電流為一原始設定值之N倍，造成驅動電流IL也可為該原始設定值之N倍。在實際應用上，1<N
Figure 109108690-A0305-02-0006-5
2為N值之最佳範圍，例如N可為1.5或2。具體實施方式有以下四種方法：
一、將參考電壓Vref增加成N倍。二、將流經電晶體122之電流增加成N倍。三、將電阻R12之電阻值增加成N倍。四、將電阻R1之電阻值減少成1/N倍。
在一些應用上，例如需要減少馬達M至一目標位置所需之一趨穩時間(Settling Time)，或是於一相機模組內偵測到一震動而啟動一影像穩定(Image Stabilization)機制時，皆可設定控制信號Multi為高電位High，使得驅動電流IL大於最大額定電流值(Imax)。接著改變控制信號Multi為低電位Low，即可恢復成該原始設定狀態。本發明舉上述兩個應用為例，但本發明不為所限。
雖然本發明業已藉由較佳實施例作為例示加以說明，應瞭解者為：本發明不限於此被揭露的實施例。相反地，本發明意欲涵蓋對於熟習此項技藝之人士而言係明顯的各種修改與相似配置。因此，申請專利範圍應根據最廣的詮釋，以包含所有此類修改與相似配置。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10:馬達控制器
100:驅動電路
110:控制單元
120:數位至類比轉換器
130:運算放大器
140:開關電路
S1,S2:開關
101,102,103,104:電晶體
IL:驅動電流
L:馬達線圈
R1:電阻
V1:電壓
Multi:控制信號
DATA:數位輸入信號
Vd:電壓源
GND:地面電位

Claims (20)

  1. 一種馬達控制器用以驅動一馬達，該馬達具有一馬達線圈與一最大額定電流值，該馬達控制器包含：一驅動電路，用以供應一驅動電流至該馬達線圈；一控制單元，耦合至該驅動電路，用以控制該驅動電流之電流方向；一開關電路，耦合至該驅動電路；以及一控制信號，用以決定是否供應一大於該最大額定電流值之該驅動電流至該馬達線圈，其中該驅動電流為該最大額定電流值之N倍且N>1。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之馬達控制器，其中N
    Figure 109108690-A0305-02-0008-6
    2。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之馬達控制器，其中N為1.5或2。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之馬達控制器，其中，該驅動電路包含：一第一電晶體，耦合至一電壓源與該馬達線圈；一第二電晶體，耦合至該馬達線圈；一第三電晶體，耦合至該電壓源與該馬達線圈；以及一第四電晶體，耦合至該馬達線圈。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之馬達控制器，其中，該開關電路包含：一第一開關，用以控制該第二電晶體之導通情形；以及一第二開關，用以控制該第四電晶體之導通情形。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之馬達控制器，更包含一第一電阻，其中該第一電阻耦合至該第二電晶體與該第四電晶體。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之馬達控制器，其中該馬達為一音圈馬達。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之馬達控制器，更包含一數位至類比轉換器，其中該數位至類比轉換器接收該控制信號與一數位輸入信號，藉以控制該馬達之位置。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之馬達控制器，更包含一第一運算放大器，其中該數位至類比轉換器產生一電壓至該第一運算放大器，使得該驅動電流與該電壓成正比。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之馬達控制器，其中該第一運算放大器耦合至該開關電路與該驅動電路。
  11. 如申請專利範圍第4項所述之馬達控制器，其中該第一電晶體與該第三電晶體分別為一P型金氧半電晶體，且該第二電晶體與該第四電晶體分別為一N型金氧半電晶體。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之馬達控制器，其中該數位至類比轉換器為一電流型數位至類比轉換器。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之馬達控制器，其中該數位輸入信號為一10位元數位輸入信號。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之馬達控制器，其中，該數位至類比轉換器包含：一第五電晶體；一第二電阻，耦合至該第五電晶體；一第二運算放大器，耦合至該第二電阻，其中該第二運算放大器接收一參考電壓用以產生一參考電流；一第六電晶體；一第七電晶體，耦合至該第六電晶體；一第八電晶體，耦合至該第七電晶體，其中該第八電晶體尺寸為該第七電晶體尺寸之2倍；一第三開關，耦合至該第七電晶體；一第四開關，耦合至該第八電晶體；以及一第三電阻，耦合至該第三開關與該第四開關。
  15. 如申請專利範圍第6項所述之馬達控制器，其中該第一電阻之電阻值係根據該控制信號而減小成1/N倍。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之馬達控制器，其中該參考電壓係根據該控制信號而增加成N倍。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之馬達控制器，其中流經該第六電晶 體之電流係根據該控制信號而增加成N倍。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之馬達控制器，其中該第三電阻之電阻值係根據該控制信號而增加成N倍。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之馬達控制器，當需要減少該馬達至一目標位置所需之一趨穩時間時，係暫態地供應一大於該最大額定電流值之該驅動電流至該馬達線圈。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之馬達控制器，當一相機模組內偵測到一震動而啟動一影像穩定機制時，係暫態地供應一大於該最大額定電流值之該驅動電流至該馬達線圈。
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