本發明專利技術公開了一種智能手機攝像模組形狀記憶合金驅動控制集成電路方案，主要解決傳統音圈馬達存在的工藝復雜，微型化困難以及微電馬達存在的行程短，抗摔性差的技術問題。本發明專利技術驅動控制芯片包括：邏輯控制器U1，數模轉換器U2,模數轉換器U3,前端放大器U4，電源管理器U9，振蕩器U7,前端漂移消除器U8,電流源U10，I2C通訊接口；U1輸入端連接U3，U1輸出端連接U2,U2輸出端接U10，U3的輸入端直接接到U4的輸出端，U8接運算放大器輸入負極，U10接運算放大器輸入正極，運算放大器輸出端接U4，U10連接記憶合金一端，記憶合金另一端連接U9，U10的回路里還連接有U5，U7和集成電路芯片與外界采用I2C通訊接口。本發明專利技術實現對形狀記憶合金高精度大電流驅動，實時監測形狀記憶合金阻抗變化，準確反饋鏡頭位置信息以輔助實現光學聚焦和光學防抖功能。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及驅動控制形狀記憶合金做出規定動作的集成電路(Integrated Circuit) 設計領域，特別涉及一種應用于智能手機攝像模組的光學聚焦和防抖技術的形狀記憶合金的驅動控制集成電路。
技術介紹
智能手機是增長速度最快的消費類電子產品并且將在一定時間內持續這種增長趨勢。從用戶的角度而言，他們希望手機的圖片質量能夠與數碼相機相媲美；然而數碼相機的高清技術并未馬上就轉移到智能手機上， 這里面最主要的原因在于技術上的制約以及用戶對兩者的產品定義不同。數碼相機的最主要功能就是照相功能，即“高質量的照片”；而智能手機的主要功能是“手機”，照相功能只是諸多額外功能里的一種。如果這種技術轉移需要明顯的犧牲手機其它性能（如尺寸和功耗）或者提高手機成本，那么就不會有成功的產品問世。要追求“高畫質”，對手機攝像模組供應商來說，在現有的手機尺寸和成本前提下，克服其中的技術壁壘既是嚴峻的挑戰，也意味著巨大的商機。這其中的關鍵技術之一就是微型化的光學聚焦和光學防抖技術。因為市場的推動，智能手機攝像模組的光學聚焦和防抖技術經歷了一個相對快速的演變過程，從最初采用數碼相機上成熟的步進馬達和超聲波馬達，逐漸過渡到音圈馬達(Voice-Coil Motor, VCM)，以及最近才開始采用的形狀記憶合金馬達(Shaped Memory Alloy, SMA)和微機電系統（Micro Electro Mechanical Systems, MEMS）馬達，才滿足了手機攝像模組微型化，模組化與高精度的需求。MEMES馬達集成度高，但是需要特殊工藝實現，成本高，而且行程短，抗摔性差，良率難以保證，目前處于試驗推廣階段。而形狀記憶合金馬達既有尺寸小，精度高，驅動簡單的優勢，又無需傳統音圈馬達方案中的霍爾傳感器件用以確定鏡頭位置信息，其相對低廉的價格更是決定了它是智能手機攝像模組進行光學聚焦和防抖的優選技術方案。一般金屬材料收到外力作用后，首先發生彈性變形，達到屈服點，金屬就產生塑性變形，應力消除后就產生了永久變形。有些金屬在高溫下定形后冷卻到低溫并施加變形，從而形成殘余形變。當材料加熱時，材料的殘余形變消失，并回復到高溫下所固有的形狀。再進行加熱或冷卻時，形狀保持不變，這就是所謂的形狀記憶效應，它就像合金記住了高溫狀態的形狀一樣。如果給形狀記憶合金注入電流，控制形狀記憶合金的溫度在馬氏相變特征溫度范圍內變化，就可以實現可控的形狀記憶合金的壓縮或者拉伸，達到驅動攝像模組鏡頭移動的目的。這是智能手機攝像模組形狀記憶合金馬達的工作原理。實際的工程實現中，要達到形狀記憶合金馬達在微小尺寸范圍內(300微米)推動鏡頭組(lens)高精度移動的目的，除了高性能的形狀記憶合金之外，形狀記憶合金動作的驅動控制芯片是攝像模組另外一個最為關鍵的器件。驅動控制芯片除了需要驅動形狀記憶合金動作之外，還需要能夠利用形狀記憶合金的阻抗變化特性準確反饋鏡頭的位置信息，形成閉環控制，實現攝像模組鏡頭的高精度移動。這種形狀記憶合金驅動方案去除了傳統音圈馬達方案中的霍爾傳感器，實現了攝像模組的輕薄，模塊化，和微型化。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種簡單可靠、低成本、可以高效率驅動攝像模組馬達的芯片架構方案并且實現攝像模組鏡頭位置信息的監測和反饋的智能手機攝像模組形狀記憶合金驅動控制集成電路。主要解決傳統音圈馬達存在的工藝復雜，微型化困難的技術問題以及微電馬達存在的行程短，抗摔性差的技術問題。本專利技術采用如下技術方案：智能手機攝像模組形狀記憶合金驅動控制集成電路，其特征是驅動控制芯片包括如下電路模塊：邏輯控制器U1，數模轉換器U2, 模數轉換器U3,前端放大器U4，電源管理器U9，振蕩器U7,前端漂移消除器U8,電流源U10；集成電路芯片與外界采用I2C通訊接口；邏輯控制器U1輸入端連接模數轉換器U3，邏輯控制器U1輸出端連接數模轉換器U2, 數模轉換器U2輸出端接電流源U10，模數轉換器U3的輸入端直接接到前端放大器U4的輸出端，前端漂移消除器U8接運算放大器輸入負極，電流源U10接運算放大器輸入正極，運算放大器輸出端接前端放大器U4，電流源U10連接記憶合金一端，記憶合金另一端連接電源管理器U9，電流源U10的回路里還連接有溫度補償器U5，振蕩器U7和集成電路芯片與外界采用I2C通訊接口。由前端漂移消除器U8，前端放大器U4，模數轉換器U3，邏輯控制模塊U1，模數轉換器U2以及電流源U10形成閉環負反饋構成偏置電壓控制回路U6。所述邏輯控制器U1含有8位微處理器，用以控制驅動模塊的動作節拍，與集成電路芯片外圍通信以及實現形狀記憶合金驅動算法。所述數模轉換器U2采取電流線性驅動加上脈寬調制方式（PWM）驅動相結合的方式，通過控制電流源管U2上流過的電流大小和時間達到對記憶合金的加熱控制和相態轉換控制。模數轉換器U2的轉換精度為16位。所述模數轉換器U3的輸入端直接接到前端放大器U4的輸出，采樣時鐘和系統的微處理器的工作時鐘同頻率。模數轉換器U3的參考電壓采用電源管理模塊的帶隙基準源電壓；模數轉換器U3的數字輸出直接送到邏輯控制模塊U1進行數據處理，轉換精度要求為11位；模數轉換器U3在系統要求的動態范圍內必須滿足單調特性。所述前端放大器U4和前端漂移消除器U8檢測記憶合金的相對阻抗變化，通過阻抗到電壓的差分運算，把記憶合金的伸縮或者擴展位置信息轉換成電壓信號，輸出到模數轉換器U3。前端漂移消除器U8動態范圍必須滿足記憶合金在標準制造偏差內的阻抗變化以及在系統工作的溫度范圍內因為溫度變化引起的阻抗變化；前端漂移消除器U8在系統要求的動態范圍內必須滿足單調特性。所述偏置電壓控制回路U6的輸入由邏輯控制模塊U1控制，基于系統的前端自適應模塊，輸出合適的數值給前端漂移消除器U8。確保芯片驅動控制功能啟動后，整個閉環系統工作在系統設定的動態范圍之內。所述溫度補償器U5在芯片的工作模式下實時監測系統的環境溫度，并且根據溫度的變化對記憶合金的溫度阻抗特性系數做出補償；所述電源管理器U9提供適當的直流工作電壓和偏置電流輸出到：數模轉換器U2, 模數轉換器U3,前端放大器U4，溫度補償器U5，振蕩器U7,前端漂移消除器U8,偏置電壓控制電路U6,電流源U10。集成電路驅動控制方案必須滿足2.3V到5.5V的工作電壓范圍。所述振蕩器U7提供邏輯控制電路的時鐘和模數轉換器，數模轉換器的采樣時鐘。時鐘精度在校準之后必須達到0.5%的絕對精度。所述電流源U10直接接到系統工作電源，提供記憶合金的驅動電流，輸出最小電流2mA; 輸出最大電流100mA;飽和電阻必須小于2歐姆。本專利技術的有益效果是是：本專利技術能夠實現鏡頭位置的監測和反饋，有良好自適應性，同時實現對形狀記憶合金的高精度電流驅動和對鏡頭位置的監測和反饋。提出了一種能夠根據形狀記憶合金特性參數自動調節驅動偏置的大小和動態范圍,具有高精度特性的形狀記憶合金馬達驅動集成電路設計方案。本方案能夠實時監測形狀記憶合金的阻抗變化，準確反饋鏡頭的位置信息以輔助智能手機攝像模組的光學聚焦和防抖功能需要，相比傳統音圈馬達搭配霍爾傳感器的方案，具有成本低、攝像模組輕薄，模塊化，微型化的優點。附圖說明圖1為本專利技術形狀記憶合金驅動集成電路方案架構示意本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種智能手機攝像模組形狀記憶合金驅動控制集成電路，其特征是驅動控制芯片包括如下電路模塊：邏輯控制器U1，數模轉換器U2,?模數轉換器U3,前端放大器U4，電源管理器U9，振蕩器U7,前端漂移消除器U8,電流源U10；集成電路芯片與外界采用I2C通訊接口；邏輯控制器U1輸入端連接模數轉換器U3，邏輯控制器U1輸出端連接數模轉換器U2,?數模轉換器U2輸出端接電流源U10，模數轉換器U3的輸入端直接接到前端放大器U4的輸出端，前端漂移消除器U8接運算放大器輸入負極，電流源U10接運算放大器輸入正極，運算放大器輸出端接前端放大器U4，電流源U10連接記憶合金一端，記憶合金另一端連接電源管理器U9，電流源U10的回路里還連接有溫度補償器U5，振蕩器U7和集成電路芯片與外界采用I2C通訊接口。
【技術特征摘要】
1. 一種智能手機攝像模組形狀記憶合金驅動控制集成電路，其特征是驅動控制芯片包括如下電路模塊：邏輯控制器U1，數模轉換器U2, 模數轉換器U3,前端放大器U4，電源管理器U9，振蕩器U7,前端漂移消除器U8,電流源U10；集成電路芯片與外界采用I2C通訊接口；邏輯控制器U1輸入端連接模數轉換器U3，邏輯控制器U1輸出端連接數模轉換器U2, 數模轉換器U2輸出端接電流源U10，模數轉換器U3的輸入端直接接到前端放大器U4的輸出端，前端漂移消除器U8接運算放大器輸入負極，電流源U10接運算放大器輸入正極，運算放大器輸出端接前端放大器U4，電流源U10連接記憶合金一端，記憶合金另一端連接電源管理器U9，電流源U10的回路里還連接有溫度補償器U5，振蕩器U7和集成電路芯片與外界采用I2C通訊接口。2.根據權利要求1所述的智能手機攝像模組形狀記憶合金驅動控制集成電路，其特征是由前端漂移消除器U8，前端放大器U4，模數轉換器U3，邏輯控制模塊U1，模數轉換器U2以及電流源U10形成閉環負反饋構成偏置電壓控制回路U6。3.根據權利要求1所述的智能手機攝像模組形狀記憶合金驅動控制集成電路，其特征是所述邏輯控制器U1含有8位微處理器，用以控制驅動模塊的動作節拍，與集成電路芯片外圍通信以及實現形狀記憶合金驅動。4.根據權利要求1所述的智能手機攝像模組形狀記憶合金驅動控制集成電路，其特征是所述數模轉換器U2采取電流線性驅動加上脈寬調制方式驅動相結合的方式，通過控制電流源管U2上流過的電流大小和時間達到對記憶合金的加熱控制和相態轉換控制。5.根據權利要求1所述的智能手機攝像模組形狀記憶合金驅動控制集成電路，其特征是所述模數轉換器U3的輸入端直接接到前端放大器U4的輸出，采樣時鐘和系統的微處理器的工作時鐘同頻率，模數轉換器U3的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李曙光，徐紅如，
申請(專利權)人：李曙光，
類型：發明
國別省市：上海;31
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。