一种马达驱动电路及音圈马达

文档序号:1924934 发布日期:2021-12-03 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 一种马达驱动电路及音圈马达 (Motor driving circuit and voice coil motor ) 是由 鲍永康 于 2021-09-08 设计创作,主要内容包括:本发明实施例提供的一种马达驱动电路及音圈马达,其中所述马达驱动电路中:第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元和马达组成H桥式电路;通过第一延时单元和第二延时单元分别对两输入的控制信号延时,然后第一控制单元和第二控制单元分别对第一开关单元和第二开关单元进行反相控制,实现对第一开关单元和第三开关单元同时打开或关闭,与此同时,实现对第二开关单元和第四开关单元同时关闭或打开,从而可从两个方向驱动马达。本发明的马达驱动电路采用分立器件设计实现,可替代驱动芯片对音圈马达进行驱动,可有效的降低成本。(The embodiment of the invention provides a motor driving circuit and a voice coil motor, wherein the motor driving circuit comprises: the first switch unit, the second switch unit, the third switch unit, the fourth switch unit and the motor form an H-bridge circuit; the first delay unit and the second delay unit respectively delay two input control signals, then the first control unit and the second control unit respectively carry out reverse phase control on the first switch unit and the second switch unit, the first switch unit and the third switch unit are opened or closed simultaneously, meanwhile, the second switch unit and the fourth switch unit are closed or opened simultaneously, and therefore the motor can be driven from two directions. The motor driving circuit is realized by adopting a discrete device design, can replace a driving chip to drive the voice coil motor, and can effectively reduce the cost.)

一种马达驱动电路及音圈马达

技术领域

本发明涉电机驱动技术领域,具体而言,涉及一种马达驱动电路及音圈马达。

背景技术

音圈马达(Voice Coil Motor,VCM)属于线性直流马达。目前音圈马达广泛的应用于摄像头模组中,通过音圈马达的上推和下推可实现摄像头模组的变焦功能。在摄像头模组中使用音圈马达时,一般采用驱动芯片对音圈马达进行驱动控制。但是驱动芯片不仅制造成本高,而且制造产业链长。当突发因素对芯片产业链造成冲击时,容易造成驱动芯片的价格大幅波动或缺货的情况,进一步的导致手机等终端出货量受到较大影响。

因此,现有技术中采用驱动芯片对音圈马达的驱动方式存在成本高和供货不稳定的问题。

发明内容

有鉴于此,本发明实施例的目的在于提供一种马达驱动电路及音圈马达,通过采用分立器件设计实现,可替代驱动芯片对音圈马达进行驱动,可有效的降低成本。

第一方面,本申请通过一实施例提供如下技术方案:

一种马达驱动电路,包括:第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第一控制单元、第二控制单元、第一延时单元和第二延时单元;

第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元和马达组成H桥式电路;所述第一控制单元的输入端接所述第一开关单元的控制端;所述第二控制单元的输入端接所述第二开关单元的控制端;所述第一延时单元的第一端被配置为接第一控制信号,所述第一延时单元的第二端接所述第一控制单元和所述第四开关单元的控制端;所述第二延时单元的第一端被配置为接第二控制信号,所述第二延时单元的第二端接所述第二控制单元和所述第三开关单元的控制端;所述第一控制信号和所述第二控制信号为相反的控制信号。

可选的,所述第一开关单元的第一端接输入电压,所述第一开关单元的第二端接第三开关单元的第一端;所述第二开关单元的第一端接输入电压,所述第二开关单元的第二端接第四开关单元的第一端;所述第一开关单元和所述第三开关单元之间接马达的第一端,所述第二开关单元和所述第四开关单元之间接马达的第二端。

可选的,所述第一开关单元包括:第一三极管和第一二极管,所述第一三极管和所述第一二极管并联;所述第二开关单元包括:第二三极管和第二二极管,所述第二三极管和所述第二二极管并联;所述第三开关单元包括:第三三极管和第三二极管,所述第三三极管和所述第三二极管并联;所述第四开关单元包括:第四三极管和第四二极管,所述第四三极管和所述第四二极管并联。

可选的,所述第一三极管接第一上拉电阻;所述第二三极管的控制端接第二上拉电阻;所述第三三极管的控制端接第一下拉电阻;所述第四三极管的控制端接第二下拉电阻。

可选的,所述第一控制单元包括第五三极管;所述第五三极管的输入端接所述第一开关单元的控制端;所述第二控制单元包括第六三极管;所述第六三极管的输入端接所述第二开关单元的控制端;所述第五三极管和所述第六三极管的输出端接地。

可选的,所述第一延时单元包括:第一延时电阻和第一电容,所述第一延时电阻的第一端被配置为接第一控制信号,所述第一延时电阻的第二端接所述第一控制单元和所述第四开关单元的控制端;所述第一延时电阻的第二端接所述第一电容的第一端;所述第一电容的第二端接地;所述第二延时单元包括:第二延时电阻和第二电容,所述第二延时电阻的第一端被配置为接第二控制信号,所述第二延时电阻的第二端接所述第二控制单元和所述第三开关单元的控制端;所述第二延时电阻的第二端接所述第二电容的第一端;所述第二电容的第二端接地。

可选的,还包括:第五二极管和第六二极管;所述第五二极管的第一端连接所述第一电容的第一端,所述第五二极管的第二端接所述第一控制单元和所述第四开关单元的控制端;所述第六二极管的第一端连接所述第二电容的第一端,所述第六二极管的第二端接所述第二控制单元和所述第三开关单元的控制端。

可选的,还包括:第一放电单元和第二放电单元;所述第一放电单元的输入端接所述第一电容的第一端,所述第一放电单元的输出端接地,所述第一放电单元的控制端被配置为接第二控制信号;所述第二放电单元的输入端接所述第二电容的第一端,所述第二放电单元的输出端接地,所述第二放电单元的控制端被配置为接第一控制信号。

可选的,所述第一放电单元包括:第七三极管,所述第七三极管的输入端接所述第一电容的第一端,所述第七三极管的输出端接地,所述第七三极管的控制端被配置为接第二控制信号;所述第二放电单元包括:第八三极管,所述第八三极管的输入端接所述第二电容的第一端,所述第八三极管的输出端接地,所述第八三极管的控制端被配置为接第一控制信号。

第二方面,基于同一发明构思,本申请通过一实施例提供如下技术方案:

一种摄像头模组的音圈马达,采用上述第一方面中任一所述的马达驱动电路进行驱动。

本申请实施例中提供的一种马达驱动电路,包括:第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第一控制单元、第二控制单元、第一延时单元和第二延时单元;第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元和马达组成H桥式电路;第一控制单元的输入端接第一开关单元的控制端;第二控制单元的输入端接第二开关单元的控制端;第一延时单元的第一端被配置为接第一控制信号,第一延时单元的第二端接第一控制单元和第四开关单元的控制端;第二延时单元的第一端被配置为接第二控制信号,第二延时单元的第二端接第二控制单元和第三开关单元的控制端;第一控制信号和第二控制信号为相反的控制信号。其中通过第一延时单元和第二延时单元分别对两输入的控制信号延时,提高控制可靠性,然后第一控制单元和第二控制单元分别对第一开关单元和第二开关单元进行反相控制,以实现对第一开关单元和第三开关单元同时打开或关闭;与此同时,实现对第二开关单元和第四开关单元同时关闭或打开,从而可从两个方向驱动马达。由此,该马达驱动电路均可采用分立器件设计实现,并且具有较高的驱动可靠性;可应用于摄像头模组上对音圈马达进行驱动,从而实现对芯片驱动的替代,可有效的降低成本,分立器件的供货也更加稳定。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明较佳实施例提供的一种马达驱动电路的结构示意图;

图2是图1中一种马达驱动电路的具体实现的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1,本实施例提供一种马达驱动电路100,包括:第一开关单元101、第二开关单元102、第三开关单元103、第四开关单元104、第一控制单元201、第二控制单元202、第一延时单元301和第二延时单元302。

第一开关单元101、第二开关单元102、第三开关单元103、第四开关单元104和马达M1组成H桥式电路。具体的,第一开关单元101的第一端接输入电压,第一开关单元101的第二端接第三开关单元103的第一端;第二开关单元102的第一端接输入电压,第二开关单元102的第二端接第四开关单元104的第一端;第一开关单元101和第三开关单元103之间接马达M1的第一端,第二开关单元102和第四开关单元104之间接马达M1的第二端;第三开关单元103和第四开关单元104的输出端均接地。

当四个开关单元为第一状态时,形成回路后可使接入的马达M1向第一方向转动或驱动;第一状态为:第二开关单元102和第三开关单元103均关闭,且第一开关单元101和第四开关单元104均打开。当四个开关单元为第二状态时,形成回路后可使接入的马达M1向第二方向转动或驱动;第二状态为:当第一开关单元101和第四开关单元104均关闭,且第二开关单元102和第三开关单元103均打开。马达M1可为摄像头模组上的音圈马达,如图2所示的音圈马达VCM;第一方向可为上推,第二方向可为下推,通过上述的马达驱动电路100可实现对音圈马达进行驱动,并且可替代芯片控制。

进一步的,第一控制单元201的输入端接第一开关单元101的控制端;第二控制单元202的输入端接第二开关单元102的控制端;第一延时单元301的第一端被配置为接第一控制信号,第一延时单元301的第二端接第一控制单元201和第四开关单元104的控制端;第二延时单元302的第一端被配置为接第二控制信号,第二延时单元302的第二端接第二控制单元202和第三开关单元103的控制端;第一控制信号和第二控制信号为相反的控制信号。通过第一控制信号和第二控制信号的控制,以及第一控制单元201和第二控制单元202根据不同的控制信号进行反相,使得四个开关单元能够达到第一状态或第二状态,实现对马达M1的驱动控制。

请参阅图2,第一开关单元101可包括:第一三极管Q1和第一二极管,第一三极管Q1和第一二极管D1并联;第二开关单元102包括:第二三极管Q2和第二二极管D2,第二三极管Q2和第二二极管D2并联;第三开关单元103包括:第三三极管Q3和第三二极管D3,第三三极管Q3和第三二极管D3并联;第四开关单元104包括:第四三极管Q4和第四二极管D4,第四三极管Q4和第四二极管D4并联。上述的第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4可作为续流二极管,在马达M1关断期间所产生的感应电流与续流二极管形成回路,可避免损坏三极管。

为了保证对四个开关单元能够正确的打开和关闭,以形成两种电流方向的回路。其中,第一三极管Q1可接第一上拉电阻R1,第二三极管Q2的控制端接第二上拉电阻R2,第三三极管Q3的控制端接第一下拉电阻R3,第四三极管Q4的控制端接第二下拉电阻R4;当第一三极管Q1和第四三极管Q4导通,第二三极管Q2和第三三极管Q3关断时,可形成流经马达M1的第一方向电流;相反的,当第一三极管Q1和第四三极管Q4关断,第二三极管Q2和第三三极管Q3关断时,可形成流经马达M1的第二方向电流,第一方向和第二方向为相反的方向,从而完成对马达M1两个方向的驱动。

第一控制单元201和第二控制单元202,用于对输入的控制信号进行反相。具体的,使同一控制信号对两个开关单元实现相反的控制效果。具体的,第一控制单元201包括第五三极管Q5,第五三极管Q5的输入端接第一开关单元101的控制端,也即第一三极管Q1的控制端。第二控制单元202包括第六三极管,第六三极管的输入端接第二开关单元102的控制端,也即第二三极管Q2的控制端;第五三极管Q5和第六三极管Q6的输出端接地。第五三极管Q5的控制端接第三下拉电阻R10,第六三极管Q6的控制端接第四下拉电阻R9。例如,控制第五三极管Q5打开时,第一三极管Q1的控制端可置为低电平,当第五三极管Q5关断时,第一三极管Q1的控制端可置为高电平,从而实现第一三极管Q1的控制;同理可确定,通过第六三极管Q6的打开和关断,可实现第二三极管Q2的控制。

第一延时单元301和第二延时单元302,用于实现H桥式电路中的三极管满导通,保证四个三极管都关断后再开启马达M1。例如,避免关断马达M1上推时三极管处在放大状态下与下面的三极管直接连通短路,损坏三极管。

具体的,第一延时单元301和第二延时单元302可均由RC电路构成。第一延时单元301包括:第一延时电阻R13和第一电容C11,第一延时电阻R13的第一端被配置为接第一控制信号,第一延时电阻R13的第二端接第一控制单元201和第四开关单元104的控制端,也即第五三极管Q5和第四三极管Q4的控制端。第一延时电阻R13的第二端接第一电容C11的第一端,第一电容C11的第二端接地。第二延时单元302包括:第二延时电阻R14和第二电容C12,第二延时电阻R14的第一端被配置为接第二控制信号,第二延时电阻R14的第二端接第二控制单元202和第三开关单元103的控制端,也即第六三极管Q6和第三三极管Q3的控制端。第二延时电阻R14的第二端接第二电容C12的第一端;第二电容C12的第二端接地。在不同的产品中由于音圈马达、三极管等性能差异,最终导致音圈马达响应时间均有所区别。因此,本实施例中不同的产品中延时时间均可能存在不同,不同产品的延时时间可通过测试或理论就算确定。延时时间可根据电容充电公式计算来匹配电阻电容的取值,t=RC*In(V/V-U),RC的时间常数τ,V为输入电压,U为t时刻电容上的充电电压。

进一步的,还可基于上述延时电路的基础上增加稳压电路,也即该马达驱动电路100还包括:第五二极管D5和第六二极管D6,作为稳压二极管。第五二极管D5的第一端连接第一电容C11的第一端,第五二极管D5的第二端接第一控制单元201和第四开关单元104的控制端,也即第五三极管Q5和第四三极管Q4的控制端。第六二极管D6的第一端连接第二电容C12的第一端,第六二极管D6的第二端接第二控制单元202和第三开关单元103的控制端,也即第六三极管Q6和第三三极管Q3的控制端。

当该马达驱动电路100应用于摄像头模组中时,音圈马达的上推或下推响应时间要求很短。为了保证音圈马达能够快速响应两个方向的推动,本实施例中,马达驱动电路100还可包括:第一放电单元401和第二放电单元402。第一放电单元401的输入端接第一电容C11的第一端,第一放电单元401的输出端接地,第一放电单元401的控制端被配置为接第二控制信号;第二放电单元402的输入端接第二电容C12的第一端,第二放电单元402的输出端接地,第二放电单元402的控制端接被配置为第一控制信号。

进一步的,第一放电单元401包括:第七三极管Q7,第七三极管Q7的输入端接第一电容C11的第一端,第七三极管Q7的输出端接地,第七三极管Q7的控制端被配置为接第二控制信号。第二放电单元402包括:第八三极管Q8,第八三极管Q8的输入端接第二电容C12的第一端,第八三极管Q8的输出端接地,第八三极管Q8的控制端被配置为接第一控制信号。第七三极管Q7的控制端接第五下拉电阻R15,第八三极管Q8的控制端接第六下拉电阻R16。

通过第一放电单元401可将第一电容C11中的电荷快速释放,保证第一三极管Q1和第四三极管Q4快速完全断开;或通过第二放电单元402可将第二电容C12中的电荷快速释放,保证第二三极管Q2和第三三极管Q3快速完全断开。在切换马达M1的转动或推动方向时,实现快速响应。

需要说明的是,在本实施例中第一三极管Q1和第二三极管Q2可采用PNP型的三极管,第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第六三极管Q6、第七三极管Q7和第八三极管Q8可采用NPN型的三极管。对于PNP型的三极管而言,本实施例所述的控制端为基极,输入端为发射极,输出端为集电极;对于NPN型的三极管而言,本实施例所述的控制端为基极,输入端为集电极,输出端为发射极。

请继续参阅图2,本实施例中提供的一具体示例。

其中,AF_UP表示第一控制信号,AF_DOWN表示第二控制信号;当AF_UP输入为高电平信号时,AF_DOWN为低电平信号。AF_UP输入高电平后,通过延时电路和稳压电路,再经过电阻R12接入到第五三极管Q5的基极。此时,由于,AF_DOWN为低电平信号,经过电阻R18后控制第七三极管关闭;第五三极管Q5的基极高电平,第五三极管Q5导通;第一三极管Q1的基极经电阻R5和第五三极管Q5接地,第一三极管Q1的基极为低电平,第一三极管Q1的基极导通。与此同时,AF_UP输入高电平后,通过延时电路和稳压电路,再经过电阻R8接入到第四三极管Q4的基极,第四三极管Q4的基极为高电平导通。

对应的,AF_DOWN输入低电平信号,通过延时电路和稳压电路,再经过电阻R7接入到第三三极管Q3的基极。第三三极管Q3的基极处于低电平,第三三极管Q3关闭;与此同时,AF_DOWN输入低电平后,通过延时电路和稳压电路,再经过电阻R11接入到第六三极管Q6的基极。此时,AF_UP输入为低电平信号,经过电阻R17后控制第八三极管关闭;第六三极管Q6的基极处于低电平,第六三极管Q6关闭。第二三极管Q2通过电阻R6接地的线路被第六三极管Q6断开,第二三极管Q2的基极处于接入的工作电压(AFVDD_3.3V),第二三极管Q2断开。

也即当AF_UP输入为高电平信号时,AF_DOWN为低电平信号时,第二三极管Q2和第三三极管Q3关闭;第一三极管Q1和第四三极管Q4打开,形成通路,马达M1向第一方向转动或推动。当AF_UP输入为低电平信号时,AF_DOWN为高电平信号时,可根据上述推理过程进行推导,本实施例不再赘述。

在图2所示的示例中,其中所标注的各个电阻、电容以及三极管的型号及参数仅仅作为一种可实现的实施方式。在不同的实施方式中,可进行对应的调整或替换。

按照图2的产品进行生产,进行物料采购和生产后,一般能够保证每个驱动电路成本小于5元。若采用相同功能的驱动芯片,每颗芯片的成本均将在10元以上,并且在不同的时期,价格具有较大的波动,使用芯片驱动的成本将更高。由此可见,本实施例的驱动电路相对于同功能的芯片,能够有效的降低至少50%的成本,并且分立器件供货更加稳定。按照摄像头模组厂商的千万级、亿级的出货量,在保证功能实现的同时,采用本实施例的马达驱动电路100可显著的提高成本优势。

综上所述,本实施例提供的一种马达驱动电路100,包括:第一开关单元101、第二开关单元102、第三开关单元103、第四开关单元104、第一控制单元201、第二控制单元202、第一延时单元301和第二延时单元302;第一开关单元101、第二开关单元102、第三开关单元103、第四开关单元104和马达M1组成H桥式电路;第一控制单元201的输入端接第一开关单元101的控制端;第二控制单元202的输入端接第二开关单元102的控制端;第一延时单元301的第一端被配置为接第一控制信号,第一延时单元301的第二端接第一控制单元201和第四开关单元104的控制端;第二延时单元302的第一端被配置为接第二控制信号,第二延时单元302的第二端接第二控制单元202和第三开关单元103的控制端;第一控制信号和第二控制信号为相反的控制信号。由此,该马达驱动电路100均可采用分立器件设计实现,并且具有较高的驱动可靠性;可应用于摄像头模组上对音圈马达进行驱动,从而实现对芯片驱动的替代,可有效的降低成本,分立器件的供货也更加稳定。

在本发明的又一实施例中还提供了一种音圈马达,该音圈马达采用前述实施例中的马达驱动电路100进行驱动。因此,采用上述马达驱动电路100进行驱动的音圈马达,具备成本低,生产配货可靠的特点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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