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馬達在便攜電子設備中得到日益廣泛的應用。為滿足這些設備對功耗、控制和空間的需求，馬達驅動器要求高效率和高集成度。本文以數碼相機為例，對這些馬達驅動器解決方案的應用進行了討論。 消費市場是所有IC電子市場中最大以及增長最快的市場。數碼相機(DSC)、MP3與DVD播放機、機頂盒、視頻游戲控制臺，以及手機等這些需要用到馬達的電子設備的市場成功，為IC市場注入了發展動力。這些馬達用于控制諸如相機的移動鏡頭、硬盤驅動器的旋轉以及移動讀/寫磁頭等。 電子設備中輔助部件使用的馬達數量更多，比如冷卻風扇和CDROM/RW/DVDROM驅動器。最近，照相手機甚至已將馬達集成到手機里。在這些應用中的每一個馬達都需要馬達驅動器，從而使馬達驅動器IC的需求量急劇增加并刺激整個市場的發展。 本文將討論現代數碼相機對運動控制的要求，因為它們可能是在很小體積內裝有馬達數量最多的精巧設備。此外，本文還將討論一種基于高度集成的馬達驅動器IC的馬達驅動器解決方案(見圖1)。 圖1：在DSC鏡頭中裝配的三種馬達。 1 相機的基礎知識 大多數數碼相機都具有光學變焦或者數字變焦功能(或者二者都有)。光學變焦鏡頭實際上是朝著拍攝對象向外運動以獲得清晰的特寫照片，它與傳統相機中的變焦鏡頭屬于同一類型。數字變焦則是相機里的一種軟件功能，即裁減照片邊緣并以電子方式放大照片的中央部分以填滿整個畫面，它會使照片的清晰度下降。孔徑(或光圈，光線通過它進入相機)由鏡頭里的鎖光圈(irisdiaphragm)控制，例如一組重疊的金屬薄片形成一個中心有孔的圓環，這個孔的孔徑可根據需要調大或者調小。快門用來控制允許光線進入相機的時間。通過調節快門速度，配合采用合適的光圈大小，便可得到良好曝光所需的合適光量。 2 馬達和馬達驅動器 圖1顯示了DSC里常見的三種馬達類型。直流激勵器(actuator)一般用來驅動快門，它以恒流驅動(CCD)模式控制，可實現高速的快門操作(現代DSC的快門速度超過1/2，000秒)；步進馬達則將對自動調焦(AF)進行精確的位置控制。光學變焦可采用直流馬達或步進馬達來實現。對于快速變焦操作，特別是當DSC電源打開時，采用直流馬達更好，因為它的轉矩大于步進馬達的轉矩。但另一方面，為在正常操作時進行平滑和精確的變焦，采用步進馬達可能會更好些。對于單光圈應用，可使用DC激勵器調節光圈，而當需要精確控制位置時則采用步進馬達。 圖2展示了DSC里的所有馬達。這些馬達有6個專用通道(CH1至CH6)：CH5驅動用于快門操作的DC激勵器；CH1和CH2驅動用于自動調焦的步進馬達(有兩個線圈)；CH3和CH4(兩個線圈)驅動用于調節光圈的步進馬達；CH6驅動用于光學變焦的直流馬達，由于直流馬達的轉動慣量，CH6具有直流馬達所需的制動功能。 3 驅動的實現與效率 DSC中馬達的主要驅動方式為恒壓驅動(CVD)與恒流驅動，有時也會采用電壓脈寬調制(PWM)從一個固定電源上為不同馬達提供合適電壓。例如，鏡頭筒制造商可能推出工作在3V和3。6V的用于變焦的新型直流馬達與用于調節光圈的直流激勵器，而可用的VM(即馬達電源電壓)固定為4V。在這種情況下，DSP或伺服IC可能需要產生一個占空比為0。75和0。9的PWM信號來將4V電壓轉換成3V和3。6V。由于小型DSC馬達的電感值很小，所以必須將這種PWM信號的頻率設置在100kHz以上。 飛兆半導體推出的馬達驅動器ICFAN8702具有6個通道(CH1至CH6，每一個通道驅動一個線圈)，能驅動相機里的所有馬達。像這種型號的驅動器IC具有4路用于調節輸出電壓及電流的命令輸入，它們分別由管腳VC1、VC2、IAE和ISH設置。正確選擇輸出電壓與電流將使電源功耗最小，這種高度靈活性使諸如CVD、CCD等簡單的控制方法十分受歡迎。由于不需采用PWM架構中常見的開關轉換，CVD/CCD除了方法簡單、結構緊湊、具有成本效益外，還具有低噪聲特性。 圖2：DSC使用的所有馬達，其中1為用于快門的直流激勵器，2為用于自動調焦的步進馬達，3為用于調節光圈的步進馬達，4為用于變焦的直流馬達。 DSC可用一節或兩節鋰離子電池供電，比如三星DigimaxV50型DSC可用一節容量大約為5Wh的鋰離子電池(3。7V，1，440mAh)供電；佳能EOS300DDigitalRebel型DSC則可用兩節容量大約為8Wh的鋰離子電池(7。4V，1，100mAh)供電，它一般在空閑模式下消耗1W的功率，在使用閃光燈拍照時消耗8W的峰值功率。因此，這種相機的工作時間從1至8小時不等，取決于它的使用頻率與模式。 4 本文小結 應用在數碼相機等現代便攜電子設備中的馬達數量的增長速度，將繼續超過傳統用在硬盤驅動器里的音圈馬達(voicecoilmotor)和主軸馬達數量的增長速度。令人吃驚的是，現在有很多馬達可滿足苛刻的小型化趨勢要求，實際上“微型”硬盤(1英寸，1。5GB)現已經應用在智能手機里。市面上出現的新型照相手機也可能很快采用本文所討論的所有馬達，包括用于光學變焦與存儲器的馬達，數量將超過6個，而且全都裝配在一個緊湊的空間內。除了這些馬達，現代便攜電子設備還需要效率高、集成度高的馬達驅動器，以滿足它們對功耗、控制及縮小空間的日益增長的需求。 |
