音圈马达驱动芯片的关键模块的研究

摘要

随着照相手机向高像素方向发展，开始对对焦功能提出要求。一般来说，用户希望较高像素的照相手机具有自动对焦功能。但是按照传统方式，对焦功能会大大增加电路板尺寸和手机的厚度。为解决这一问题，音圈马达被用于照相手机。由于智能手机及应用终端的大量出货以及高质量相机模组逐渐成为标配，音圈马达的需求量大增。与此同时，对音圈马达驱动芯片的功能和性能也提出了较高的要求。
　　在大部分自动对焦应用中，镜头由预载弹簧的音圈马达驱动。相机模组的镜头位置与音圈马达的电流大小成比例。当音圈马达电流变化到预设值时，镜头可能会出现过冲，并在最终位置出现振铃的现象。振铃的趋稳时间增加了自动对焦时间，因而延长了拍照间隔时间。为了消除振铃现象来减少趋稳时间，本项目采用可编程输出电流转换速率控制方案。当对新电平进行编程时，器件将逐步跟踪初始和最终所需电平之间每个可能的电平。这些电平之间的时延是可编程的。
　　本项目针对现存的音圈马达驱动芯片的应用方案的局限性和功耗的弱点，结合客户的需求，完成了从系统架构分析与研究，到模块电路实现，再到硬件实现及测试验证的整个流程。在系统设计和电路实现阶段，主要有以下创新点和成果:先进的斜率控制算法，新颖的带隙基准电路，实用的可测性设计。
　　芯片在CSMC0.5μm CMOS标准工艺上实现，工作电压为2.3V至5.5V，芯片封装面积为1.42mm2。仿真测试结果表明，在I2C快速模式下，该驱动芯片满足设计指标要求。同时，芯片的最大输出电流大102mA，满足应用要求。

目录

摘要

第一章 引言

1．1 研究背景及意义

1．1．1 手机摄像头的发展现状

1．1．2 自动对焦原理

1．1．3 VCM驱动芯片现状及发展趋势

1．2 论文的主要工作及组织结构

第二章 VCM驱动芯片的整体分析

2．1 VCM驱动芯片描述

2．1．1 芯片内部电路

2．1．2 芯片的工作原理

2．1．3 芯片的应用要求

2．2 总线I2C接口

2．2．1 I2C协议介绍

2．2．2 VCM驱动芯片中I2C的实现

2．3 斜率控制算法

2．3．1 直接模式

2．3．2 阶进模式

2．3．3 步进模式

2．3．4 复合模式

2．4 本章小结

第三章 驱动芯片关键模块的实现与仿真

3．1 带隙基准源

3．1．1 电压基准源

3．1．2 电流基准源

3．1．3 VCM驱动芯片中BG的实现与仿真

3．2 数模转换器

3．2．1 数模转换器的指标参数

3．2．2 数模转换器分类

3．2．3 VCM驱动芯片中数模转换器的实现

3．3 VCM驱动芯片的输出运放

3．3．1 放大器失调分析

3．3．2 放大器的参数仿真

3．4 驱动芯片的其他模块

3．4．1 保护电路的实现

3．4．2 CMOS张弛振荡器

3．5 VCM驱动芯片的电路仿真与版图

3．5．1 整体电路的仿真

3．5．2 版图布局

3．6 本章小结

第四章 驱动芯片关键模块的测试结果分析

4．1 VCM驱动芯片的可测性设计

4．1．1 带隙基准源的修正方案

4．1．2 修正电路的思路

4．2 关键模块的测试结果与分析

4．2．1 带隙基准测试结果

4．2．2 SRC电路的测试

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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