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智能手机摄像模组形状记忆合金驱动控制集成电路制造技术

技术编号:14675139 阅读:118 留言:0更新日期:2017-02-18 14:34
本实用新型专利技术公开了一种智能手机摄像模组形状记忆合金驱动控制集成电路方案,主要解决传统音圈马达存在的工艺复杂,微型化困难以及微电马达存在的行程短,抗摔性差的技术问题。驱动控制芯片包括:逻辑控制器U1,数模转换器U2,模数转换器U3,前端放大器U4,电源管理器U9,振荡器U7,前端漂移消除器U8,电流源U10,I2C通讯接口;U1输入端连接U3,U1输出端连接U2,U2输出端接U10,U3的输入端直接接到U4的输出端,U8接运算放大器输入负极,U10接运算放大器输入正极,运算放大器输出端接U4,U10连接记忆合金一端,记忆合金另一端连接U9,U10的回路里还连接有U5,U7和集成电路芯片与外界采用I2C通讯接口。本实用新型专利技术实现对形状记忆合金高精度大电流驱动,实时监测形状记忆合金阻抗变化,准确反馈镜头位置信息以辅助实现光学聚焦和光学防抖功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及驱动控制形状记忆合金做出规定动作的集成电路(IntegratedCircuit)设计领域,特别涉及一种应用于智能手机摄像模组的光学聚焦和防抖技术的形状记忆合金的驱动控制集成电路。
技术介绍
智能手机是增长速度最快的消费类电子产品并且将在一定时间内持续这种增长趋势。从用户的角度而言,他们希望手机的图片质量能够与数码相机相媲美;然而数码相机的高清技术并未马上就转移到智能手机上,这里面最主要的原因在于技术上的制约以及用户对两者的产品定义不同。数码相机的最主要功能就是照相功能,即“高质量的照片”;而智能手机的主要功能是“手机”,照相功能只是诸多额外功能里的一种。如果这种技术转移需要明显的牺牲手机其它性能(如尺寸和功耗)或者提高手机成本,那么就不会有成功的产品问世。要追求“高画质”,对手机摄像模组供应商来说,在现有的手机尺寸和成本前提下,克服其中的技术壁垒既是严峻的挑战,也意味着巨大的商机。这其中的关键技术之一就是微型化的光学聚焦和光学防抖技术。因为市场的推动,智能手机摄像模组的光学聚焦和防抖技术经历了一个相对快速的演变过程,从最初采用数码相机上成熟的步进马达和超声波马达,逐渐过渡到音圈马达(Voice-CoilMotor,VCM),以及最近才开始采用的形状记忆合金马达(ShapedMemoryAlloy,SMA)和微机电系统(MicroElectroMechanicalSystems,MEMS)马达,才满足了手机摄像模组微型化,模组化与高精度的需求。MEMES马达集成度高,但是需要特殊工艺实现,成本高,而且行程短,抗摔性差,良率难以保证,目前处于试验推广阶段。而形状记忆合金马达既有尺寸小,精度高,驱动简单的优势,又无需传统音圈马达方案中的霍尔传感器件用以确定镜头位置信息,其相对低廉的价格更是决定了它是智能手机摄像模组进行光学聚焦和防抖的优选技术方案。一般金属材料收到外力作用后,首先发生弹性变形,达到屈服点,金属就产生塑性变形,应力消除后就产生了永久变形。有些金属在高温下定形后冷却到低温并施加变形,从而形成残余形变。当材料加热时,材料的残余形变消失,并回复到高温下所固有的形状。再进行加热或冷却时,形状保持不变,这就是所谓的形状记忆效应,它就像合金记住了高温状态的形状一样。如果给形状记忆合金注入电流,控制形状记忆合金的温度在马氏相变特征温度范围内变化,就可以实现可控的形状记忆合金的压缩或者拉伸,达到驱动摄像模组镜头移动的目的。这是智能手机摄像模组形状记忆合金马达的工作原理。实际的工程实现中,要达到形状记忆合金马达在微小尺寸范围内(300微米)推动镜头组(lens)高精度移动的目的,除了高性能的形状记忆合金之外,形状记忆合金动作的驱动控制芯片是摄像模组另外一个最为关键的器件。驱动控制芯片除了需要驱动形状记忆合金动作之外,还需要能够利用形状记忆合金的阻抗变化特性准确反馈镜头的位置信息,形成闭环控制,实现摄像模组镜头的高精度移动。这种形状记忆合金驱动方案去除了传统音圈马达方案中的霍尔传感器,实现了摄像模组的轻薄,模块化,和微型化。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种简单可靠、低成本、可以高效率驱动摄像模组马达的芯片架构方案并且实现摄像模组镜头位置信息的监测和反馈的智能手机摄像模组形状记忆合金驱动控制集成电路。主要解决传统音圈马达存在的工艺复杂,微型化困难的技术问题以及微电马达存在的行程短,抗摔性差的技术问题。本技术采用如下技术方案:智能手机摄像模组形状记忆合金驱动控制集成电路,其特征是驱动控制芯片包括如下电路模块:逻辑控制器U1,数模转换器U2,模数转换器U3,前端放大器U4,电源管理器U9,振荡器U7,前端漂移消除器U8,电流源U10;集成电路芯片与外界采用I2C通讯接口;逻辑控制器U1输入端连接模数转换器U3,逻辑控制器U1输出端连接数模转换器U2,数模转换器U2输出端接电流源U10,模数转换器U3的输入端直接接到前端放大器U4的输出端,前端漂移消除器U8接运算放大器输入负极,电流源U10接运算放大器输入正极,运算放大器输出端接前端放大器U4,电流源U10连接记忆合金一端,记忆合金另一端连接电源管理器U9,电流源U10的回路里还连接有温度补偿器U5,振荡器U7和集成电路芯片与外界采用I2C通讯接口。由前端漂移消除器U8,前端放大器U4,模数转换器U3,逻辑控制模块U1,模数转换器U2以及电流源U10形成闭环负反馈构成偏置电压控制回路U6。所述逻辑控制器U1含有8位微处理器,用以控制驱动模块的动作节拍,与集成电路芯片外围通信以及实现形状记忆合金驱动。所述数模转换器U2采取电流线性驱动加上脉宽调制方式(PWM)驱动相结合的方式,通过控制电流源管U2上流过的电流大小和时间达到对记忆合金的加热控制和相态转换控制。模数转换器U2的转换精度为16位。所述模数转换器U3的输入端直接接到前端放大器U4的输出,采样时钟和系统的微处理器的工作时钟同频率。模数转换器U3的参考电压采用电源管理模块的带隙基准源电压;模数转换器U3的数字输出直接送到逻辑控制模块U1进行数据处理,转换精度要求为11位;模数转换器U3在系统要求的动态范围内必须满足单调特性。所述前端放大器U4和前端漂移消除器U8检测记忆合金的相对阻抗变化,通过阻抗到电压的差分运算,把记忆合金的伸缩或者扩展位置信息转换成电压信号,输出到模数转换器U3。前端漂移消除器U8动态范围必须满足记忆合金在标准制造偏差内的阻抗变化以及在系统工作的温度范围内因为温度变化引起的阻抗变化;前端漂移消除器U8在系统要求的动态范围内必须满足单调特性。所述偏置电压控制回路U6的输入由逻辑控制模块U1控制,基于系统的前端自适应模块,输出合适的数值给前端漂移消除器U8。确保芯片驱动控制功能启动后,整个闭环系统工作在系统设定的动态范围之内。所述温度补偿器U5在芯片的工作模式下实时监测系统的环境温度,并且根据温度的变化对记忆合金的温度阻抗特性系数做出补偿;所述电源管理器U9提供适当的直流工作电压和偏置电流输出到:数模转换器U2,模数转换器U3,前端放大器U4,温度补偿器U5,振荡器U7,前端漂移消除器U8,偏置电压控制电路U6,电流源U10。集成电路驱动控制方案必须满足2.3V到5.5V的工作电压范围。所述振荡器U7提供逻辑控制电路的时钟和模数转换器,数模转换器的采样时钟。时钟精度在校准之后必须达到0.5%的绝对精度。所述电流源U10直接接到系统工作电源,提供记忆合金的驱动电流,输出最小电流2mA;输出最大电流100mA;饱和电阻必须小于2欧姆。本技术的有益效果是是:本技术能够实现镜头位置的监测和反馈,有良好自适应性,同时实现对形状记忆合金的高精度电流驱动和对镜头位置的监测和反馈。提出了一种能够根据形状记忆合金特性参数自动调节驱动偏置的大小和动态范围,具有高精度特性的形状记忆合金马达驱动集成电路设计方案。本方案能够实时监测形状记忆合金的阻抗变化,准确反馈镜头的位置信息以辅助智能手机摄像模组的光学聚焦和防抖功能需要,相比传统音圈马达搭配霍尔传感器的方案,具有成本低、摄像模组轻薄,模块化,微型化的优点。附图说明图1为本技术形状记忆合金驱动集成电路方案架构示意图。图2为本本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种智能手机摄像模组形状记忆合金驱动控制集成电路,其特征是驱动控制芯片包括如下电路模块:逻辑控制器U1,数模转换器U2, 模数转换器U3,前端放大器U4,电源管理器U9,振荡器U7,前端漂移消除器U8,电流源U10;集成电路芯片与外界采用I2C通讯接口;逻辑控制器U1输入端连接模数转换器U3,逻辑控制器U1输出端连接数模转换器U2, 数模转换器U2输出端接电流源U10,模数转换器U3的输入端直接接到前端放大器U4的输出端,前端漂移消除器U8接运算放大器输入负极,电流源U10接运算放大器输入正极,运算放大器输出端接前端放大器U4,电流源U10连接记忆合金一端,记忆合金另一端连接电源管理器U9,电流源U10的回路里还连接有温度补偿器U5,振荡器U7和集成电路芯片与外界采用I2C通讯接口。

【技术特征摘要】
1.一种智能手机摄像模组形状记忆合金驱动控制集成电路,其特征是驱动控制芯片包括如下电路模块:逻辑控制器U1,数模转换器U2,模数转换器U3,前端放大器U4,电源管理器U9,振荡器U7,前端漂移消除器U8,电流源U10;集成电路芯片与外界采用I2C通讯接口;逻辑控制器U1输入端连接模数转换器U3,逻辑控制器U1输出端连接数模转换器U2,数模转换器U2输出端接电流源U10,模数转换器U3的输入端直接接到前端放大器U4的输出端,前端漂移消除器U8接运算放大器输入负极,电流源U10接运算放大器输入正极,运算放大器输出端接前端放大器U4,电流源U10连接记忆合金一端,记忆合金另一端连接电源管理器U9,电流源U10的回路里还连接有温度补偿器U5,振荡器U7和集成电路芯片与外界采用I2C通讯接口。2.根据权利要求1所述的智能手机摄像模组形状记忆合金驱动控制集成电路,其特征是由前端漂移消除器U8,前端放大器U4,模数转换器U3,逻辑控制模块U1,模数转换器U2以及电流源U10形成闭环负反馈构成偏置电压控制回路U6。3.根据权利要求1所述的智能手机摄像模组形状记忆合金驱动控制集成电路,其特征是所述逻辑控制器U1含有8位微处理器,用以控制驱动模块的动作节拍,与集成电路芯片外围通信以及实现形状记忆合金驱动。4.根据权利要求1所述的智能手机摄像模组形状记忆合金驱动控制集成电路,其特征是所述数模转换器U2采取电流线性驱动加上脉宽调制方式驱动相结合的方式,通过控制电流源管U2上流过的电流大小和时间达到对记忆合金的加热控制和相态转换控制。5.根据权利要求1所述的智能手机摄像模组形状记忆合金驱动控制集成电路,其特征是所述模数转换器U3的输入端直接接到前端放大器U4的输出,采样时钟和系统的微处理器的工作时钟同频率,模数...

【专利技术属性】
技术研发人员:李曙光徐红如
申请(专利权)人:李曙光
类型:新型
国别省市:上海;31

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