降低音圈马达驱动功耗的控制装置和控制方法与流程

1.本发明涉及音圈马达驱动控制技术领域，尤其涉及一种降低音圈马达驱动功耗的控制装置和控制方法。


背景技术：

2.智能手机、安防监控等设备上摄像头模组多采用音圈马达来驱动镜头组以实现聚焦功能。当前音圈马达的驱动方式多采用固定电源电压，通过调节流过音圈马达的电流来实现聚焦的。
3.图1是传统的采用固定电压驱动方式驱动音圈马达的示意图。当驱动电流较低时，大部分的电压降在驱动芯片上，因此音圈马达的驱动效率较低，但因驱动电流小，驱动芯片上耗散的功率也小。当电流逐渐变大时耗散在驱动芯片上的功耗也逐步增大。当电流值达到某个值后，耗散在驱动芯片上的功耗达到最大值，驱动电流继续增大时，耗散在驱动芯片上的功耗开始逐步下降。在驱动芯片上耗散掉的功耗跟驱动电流的关系如图2所示。该功耗与驱动电流之间的关系是在假设供电电压为2.8v，音圈马达的阻抗为25ω的情况下得出的。在其它供电电压或音圈马达阻抗条件下也有类似的关系。所以，采用固定电源电压并调节流过音圈马达的驱动电流的控制方式会产生音圈马达驱动效率低，无效能耗高的问题。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提供一种降低音圈马达驱动功耗的控制装置，以在不降低摄像头成像质量的情况下，可以有效降低音圈马达驱动系统的功耗，有效降低驱动芯片的温升。
5.为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
6.一种降低音圈马达驱动功耗的控制装置，包括：音圈马达和驱动芯片，所述驱动芯片包括：
7.电流检测器，与所述音圈马达连接，所述电流检测器用于检测所述音圈马达的驱动电流；
8.控制信号发生器，与所述电流检测器连接，所述控制信号发生器用于根据所述驱动电流输出电压调节信号，以便通过所述电压调节信号对所述音圈马达的驱动电压进行调节。
9.可选的，该控制装置还包括：电压调节器，与所述控制信号发生器连接，所述电压调节器用于接收所述电压调节信号，并输出与所述电压调节信号对应的驱动电压驱动所述音圈马达。
10.可选的，所述控制信号发生器根据所述驱动电流输出电压分级调节信号或者电压连续调节信号。
11.可选的，所述控制信号发生器根据所述驱动电流输出电压分级调节信号时，具体用于：
12.根据所述驱动电流所处的预设电流范围，输出对应的电压调节信号，以便所述电压调节器输出对应的驱动电压驱动所述音圈马达，其中，所述预设电流范围的上限值小于另一预设电流范围的上限值时，所述预设电流范围对应的驱动电压小于另一预设电流范围对应的驱动电压。
13.可选的，所述电压调节器还用于对所述音圈马达的驱动电压进行稳压调节。
14.可选的，该控制装置还包括：电压检测器，所述电压检测器的输入端与所述音圈马达和所述驱动芯片的连接点连接，所述电压检测器用于对驱动芯片的驱动电压进行检测；所述控制信号发生器还与所述电压检测器的输出端连接，所述控制信号发生器还用于在检测的驱动电压大于所述音圈马达的最低驱动电压，且差值大于预设阈值时，输出电压减小信号至所述电压调节器，并在检测的驱动电压小于所述最低驱动电压时，输出电压增大信号至所述电压调节器，以便所述电压调节器对所述音圈马达的驱动电压进行稳压调节。
15.可选的，所述控制信号发生器还用于在所述电流检测器检测到的驱动电流大于预设电流时，输出电压减小信号至所述电压调节器，并在所述电流检测器检测到的驱动电流小于所述预设电流时，输出电压增大信号至所述电压调节器，以便所述电压调节器对所述音圈马达的驱动电压进行稳压调节。
16.可选的，所述电压调节器设置在所述驱动芯片内部，或者设置在所述驱动芯片外部。
17.为达到上述目的，本发明第二方面提供了一种降低音圈马达驱动功耗的控制方法，应用于上述所述的降低音圈马达驱动功耗的控制装置，所述控制方法包括：
18.步骤s1：检测音圈马达的驱动电流；
19.步骤s2：根据所述驱动电流输出电压调节信号，以便通过所述电压调节信号对所述音圈马达的驱动电压进行调节。
20.可选的，所述步骤s2包括：
21.根据所述驱动电流输出电压分级调节信号或者电压连续调节信号，并通过所述电压分级调节信号或者所述电压连续调节信号对所述音圈马达的驱动电压进行调节。
22.本发明至少具有以下技术效果：
23.本发明通过音圈马达的驱动电流所处的预设电流范围，采用相应的分级电压对音圈马达进行驱动，或者采用随驱动电路连续变化的连续驱动电压驱动音圈马达，可在不降低摄像头成像质量的情况下，有效降低音圈马达驱动系统的功耗、驱动芯片的温升，并有效提高音圈马达的驱动效率，以及本发明还可通过驱动电压和驱动电流的反馈调节，实现音圈马达的稳压驱动。
24.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
25.图1为传统的采用固定电压驱动方式驱动音圈马达的示意图；
26.图2为传统的采用固定电压驱动方式时驱动芯片上耗散掉的功耗跟驱动电流的关系示意图；
27.图3为本发明第一实施例提供的降低音圈马达驱动功耗的控制装置的结构框图；
28.图4为电压调节器集成在驱动芯片上的电路结构示意图；
29.图5为本发明第二实施例提供的降低音圈马达驱动功耗的控制装置的结构框图；
30.图6为驱动电流与电压调节器的输出电压成分级关系的示意图；
31.图7为驱动电流与电压调节器的输出电压成连续变化的示意图；
32.图8为两级调压时驱动芯片上的耗散功率与驱动电流之间的关系示意图；
33.图9为三级调压时驱动芯片上的耗散功率与驱动电流之间的关系示意图；
34.图10为无级调压时驱动芯片上的耗散功率与驱动电流之间的关系示意图；
35.图11为本发明第三实施例提供的降低音圈马达驱动功耗的控制装置的结构框图；
36.图12为电压调节器设置在驱动芯片外部的电路结构示意图；
37.图13为本发明一实施例提供的降低音圈马达驱动功耗的控制方法的流程图。
具体实施方式
38.下面详细描述本实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
39.下面参考附图描述本实施例的降低音圈马达驱动功耗的控制装置和控制方法。
40.图3为本发明一实施例提供的降低音圈马达驱动功耗的控制装置的结构框图。如图3所示，该降低音圈马达驱动功耗的控制装置100包括：音圈马达10和驱动芯片20，其中，驱动芯片20包括电流检测器21和控制信号发生器22。如图4所示，电流检测器21与音圈马达10连接，电流检测器21用于检测音圈马达10的驱动电流；控制信号发生器22与电流检测器21连接，控制信号发生器22用于根据驱动电流输出电压调节信号，以便通过电压调节信号对音圈马达10的驱动电压进行调节。
41.本实施例中，可通过电流检测器21检测音圈马达10的驱动电流，控制信号发生器22可获取该驱动电流，并经计算分析，根据驱动电流的要求和音圈马达10的阻抗动态地输出电压调节信号，以调节供给音圈马达10的驱动电压，从而可有效地提高音圈马达10的驱动效率，大幅降低无效能耗，降低驱动芯片的温升。
42.如图4和图5所示，该控制装置100还包括：电压调节器30。电压调节器30与控制信号发生器22连接，电压调节器30用于接收电压调节信号，并输出与电压调节信号对应的驱动电压驱动音圈马达。
43.在本发明的一个实施例中，控制信号发生器22可根据驱动电流输出电压分级调节信号或者电压连续调节信号。
44.本实施例中，用以控制电压调节器30的控制信号即电压调节信号可以是分级的，此时电压调节器30的输出电压即驱动电压也是分级的。图6是驱动电流与电压调节器30的输出电压成分级关系的示意图，其中横坐标是音圈马达10的驱动电流，纵坐标是电压调节器30的输出电压。
45.为了获得更好的降功耗的性能，控制信号也可以是连续变化的，此时电压调节器30的输出电压也是连续变化的。图7是驱动电流与电压调节器30的输出电压成连续变化的示意图，其中横坐标是音圈马达10的驱动电流，纵坐标是电压调节器30的输出电压，从图7中可以看出驱动电压随驱动电流而连续变化，即对音圈马达10实现无级调节。
46.图8为在驱动电流较低时采用1.4v供电，电流较大时采用2.8v供电时驱动芯片20上的耗散功率与驱动电流之间的关系示意图。图9为采用三级驱动电压时，耗散在驱动芯片上的功耗与驱动电流的关系示意图。图10为当驱动电压随驱动电流变化而连续变化时，耗散在驱动芯片20上的功耗与驱动电流的关系示意图。由上图可以看出采用两级或三级驱动电压或者连续无级驱动电压时，已可以大幅降低耗散在驱动芯片20上的功耗。
47.在本发明的一个实施例中，控制信号发生器22根据驱动电流输出电压分级调节信号时，具体用于：根据驱动电流所处的预设电流范围，输出对应的电压调节信号，以便电压调节器30输出对应的驱动电压驱动音圈马达，其中，预设电流范围的上限值小于另一预设电流范围的上限值时，预设电流范围对应的驱动电压小于另一预设电流范围对应的驱动电压。
48.如图9所示，例如检测到音圈马达10的驱动电流为0.04a，对照图6和图9可知，其驱动电压位于0-0.06a预设电流范围，则如图6所示，控制信号发生器22输出约1.48的电压调节信号至电压调节器30，电压调节器30输出驱动电压1.48v驱动所述音圈马达10。当检测到音圈马达10的驱动电流为0.08a，对照图6和图9可知，其驱动电压位于0.06-0.09a预设电流范围，则如图6所示，控制信号发生器22输出约2v的电压调节信号至电压调节器30，电压调节器30输出驱动电压2v驱动所述音圈马达10。可以理解的是，预设电流范围0-0.06a上限值小于另一预设电流范围0.06-0.09a的上限值，所以其对应的驱动电压小于另一预设电流范围对应的驱动电压。
49.在本发明的一个实施例中，电压调节器30还用于对音圈马达10的驱动电压进行稳压调节。
50.如图11所示，该控制装置100还包括：电压检测器31。电压检测器31的输入端与音圈马达10和驱动芯片20的连接点连接，电压检测器31用于对驱动芯片20的驱动电压进行检测；控制信号发生器22还与电压检测器31的输出端连接，控制信号发生器22还用于在检测的驱动电压大于音圈马达10的最低驱动电压，且差值大于预设阈值时，输出电压减小信号至电压调节器30，并在检测的驱动电压小于最低驱动电压时，输出电压增大信号至电压调节器30，以便电压调节器30对音圈马达的驱动电压进行稳压调节。
51.如图4和图12所示，可通过电压检测器31(图4和图12中未示出)检测音圈马达10与驱动芯片20连接点的电压(图4和图12中a点的电压)。在采用恒流源33驱动时，为保证恒流源33能正常工作，图4和图12中的a点电压必须比音圈马达10的最低驱动电压vmin要高。如果a点的电压比vmin高，则说明加在音圈马达10上的电压过高，如果a点的电压比vmin低，则说明加在音圈马达10上的电压过低。a点电压比vmin高时，电压调节信号会使电压调节器30的输出电压变低；反之，则电压调节信号会使电压调节器30的输出电压变高。
52.在本发明的一个实施例中，控制信号发生器22还用于在电流检测器21检测到的驱动电流大于预设电流时，输出电压减小信号至电压调节器30，并在电流检测器21检测到的驱动电流小于预设电流时，输出电压增大信号至电压调节器30，以便电压调节器30对音圈马达的驱动电压进行稳压调节。
53.本实施例中，可检测实际驱动电流与期望驱动电流的差异来产生电压调节信号。例如，如果实际驱动电流比期望驱动电流大，则可调低电压调节器30的输出电压；如果实际驱动电流比期望驱动电流小，则可调高电压调节器30的输出电压。
54.如图4和图12所示，该控制装置100还可包括驱动电流寄存器32。当驱动电流通过通信端口传输至控制芯片后，控制芯片根据检测的驱动电流和期望的驱动电流通过通信端口scl和sda对驱动电流寄存器32进行控制，从而实现对恒流源33的主动控制，以使恒流源33工作在期望驱动电流下。
55.需要说明的是，音圈马达10的阻抗随着温度的升高而升高，温度越高所要求的最低驱动电压越高。表1展示了音圈马达的阻抗随温度变化及最低驱动电压的关系。对在常温下为25ω的音圈马达10而言，在不同的温度，不同驱动电流下，最低驱动电压的变化超过900mv。由此可见，根据驱动电流的大小动态调节音圈马达10的驱动电压可以有效地降低功耗。上述的电压和电流两种检测方法都无需直接检测音圈马达10的阻抗，但可以消除温度变化引起音圈马达阻抗变化带来的对驱动电压要求的影响。
56.表1音圈马达的阻抗与温度和最低驱动电压的关系表
[0057][0058]
进一步的，为了得到更低的系统功耗，电压调节器30可以采用基于电感的dc-dc(直流-直流)变换器或基于电容的电荷泵。根据设计需求，电压调节器30可如图4所示，集成在驱动芯片20上或驱动芯片20输出一个控制信号来调节图12中所示的外部的电压调节器30的输出电压。无论是内部集成的电压调节器30或是外部的电压调节器30，用来控制电压调节器30输出电压的控制信号可以是模拟信号，也可以时数字信号，如pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)等。其中，图12中的电压调节器30为分立的电压调节器，驱动芯片20输出一个数字或模拟的电压调节信号给电压调节器30，用以控制电压调节器30的输出电压，其中，图12中的分立的电压调节器30具有fb电压反馈调节接口，该接口用于实现驱动电压的反馈调节。
[0059]
图13为本发明一实施例提供的降低音圈马达驱动功耗的控制方法的流程图。如图13所示，该方法包括：
[0060]
步骤s1：检测音圈马达的驱动电流。
[0061]
步骤s2：根据驱动电流输出电压调节信号，以便通过电压调节信号对音圈马达的驱动电压进行调节。
[0062]
其中，根据驱动电流输出电压调节信号，以便通过电压调节信号对音圈马达的驱动电压进行调节的步骤包括：根据驱动电流输出电压分级调节信号或者电压连续调节信
号，并通过电压分级调节信号或者电压连续调节信号对音圈马达的驱动电压进行调节。
[0063]
本实施例中，可通过电流检测器检测音圈马达的驱动电流，控制信号发生器可获取该驱动电流，并经计算分析，根据驱动电流的要求和音圈马达的阻抗动态地输出电压调节信号，以调节供给音圈马达的驱动电压，从而可有效地提高音圈马达的驱动效率，大幅降低无效能耗，降低驱动芯片的温升。
[0064]
需要说明的是，本实施例的降低音圈马达驱动功耗的控制方法的具体实施方式可参见上述降低音圈马达驱动功耗的控制装置的具体实施方式，为避免冗余，此处不再赘述。
[0065]
综上所述，本发明通过音圈马达的驱动电流所处的预设电流范围，采用相应的分级电压对音圈马达进行驱动，或者采用随驱动电路连续变化的连续驱动电压驱动音圈马达，可在不降低摄像头成像质量的情况下，有效降低音圈马达驱动系统的功耗、驱动芯片的温升，并有效提高音圈马达的驱动效率，以及本发明还可通过驱动电压和驱动电流的反馈调节，实现音圈马达的稳压驱动。
[0066]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0067]
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。