[发明专利]基于霍尔效应的线性电机控制器

说明书

本申请是申请日为2008年9月8日、发明名称为“基于霍尔效应的线性电机控制器”的专利申请200880118769.6的分案申请。

技术领域

本发明通常涉及线性运动控制。

背景技术

无论变化的条件如何，为了实现期望的输出（或者维持恒定输出），线性运动控制系统中的闭环控制不需要进行调节。典型地，通过执行固件的微控制器执行闭环控制，该固件将系统的输出信号与期望的命令进行比较以确定对于该系统的驱动。因而，调节驱动输入，直到输出信号与期望的命令相匹配为止。

在一些线性定位应用中，微控制器使用来自包括位置传感器的多个不同部件的输出信号数据。例如，在小型线性电机应用中，可以使用诸如霍尔效应传感器的磁场传感器来感测电机位置，然后微控制器使用该电机位置向该电机提供驱动电流。在没有位置传感器反馈的线性运动控制应用中，可以使用协处理器（例如数字信号处理器）例如通过根据驱动电流特征化线性位移来推导位置信息。

然而，这种类型的闭环控制不是没有问题。为了确保环路稳定性，经常需要很慢地操作系统。这样的操作导致对电机位置变化的长响应时间。而且，由于电机机械运动中的滞后，难以实现精确的线性运动控制。

发明内容

通常，按照一个方面，本发明涉及线性运动控制设备（“设备”）。所述设备包括线圈驱动器，用于驱动线圈，所述线圈在被驱动时实现具有磁体的运动设备的线性运动。所述设备还包括磁场传感器，用于检测与所述线性运动相关联的磁场并且响应于所述磁场而产生输出信号。所述设备还包括接口，用于将所述磁场传感器的输出以及所述线圈驱动器的输入连接到控制器。所述接口包括反馈回路以使所述磁场传感器输出信号与所述线圈驱动器输入相关。

本发明的实施例包括下面特征中的一个或者多个。

所述接口可以包括差分放大器，所述差分放大器用于接收所述磁场传感器输出信号以及由所述控制器提供的输入信号作为输入，并且从这些输入产生输出信号。由所述差分放大器产生的所述输出信号在所述线圈驱动器输入端被接收作为输入信号。所述磁场传感器可以包括霍尔传感器或者磁阻传感器。所述线圈驱动器可以连接到所述线圈以沿一个方向或多于一个方向驱动经过所述线圈的电流。所述线圈驱动器可以是音圈驱动器或者利用H桥电路实现的线性电机驱动器。所述线圈驱动器、磁场传感器以及接口可以集成为半导体集成电路。

在另一方面，本发明涉及对照相机模块中的透镜进行调焦的方法。确定对于所述透镜的位移范围并且使用所述位移范围请求所述透镜的期望位移。通过使用内部控制环路调节施加到音圈致动器的线圈的驱动电流，向通过所述音圈致动器使所述透镜发生位移的设备提供所述请求。

本发明的特定实施例可以提供下列优点中的一个或者多个。所述内部传感器到驱动器反馈可以补偿线性运动设备（例如，音圈致动器、线性电机、扬声器）非线性以及机械滞后。在照相机透镜调焦应用中，透镜位移范围的确定连同传感器到驱动器反馈能够校准对于特定透镜组件的控制。

附图说明

通过下面对附图的详细描述，能够更加充分地理解本发明的前述特征以及本发明本身，在附图中：

图1是采用线性运动控制设备的示例性控制系统的方框图，所述线性运动控制设备包括磁场传感器、线圈驱动器以及提供传感器到驱动器反馈的接口；

图2是（来自图1）所述接口的示意图；

图3是利用霍尔传感器以及用于驱动外部线性电机的H桥线圈驱动器实现的（来自图1）所述线性运动控制设备的局部框图和局部示意图；

图4是可以用于图3的所述线性运动控制设备的霍尔传感器的方框图；

图5示出了示例性磁体和线圈/磁体组件；

图6示出了所述磁体相对于所述线圈和所述线性运动控制设备的定位（实现为半导体集成电路）；

图7是可以利用诸如图1所示的线性运动控制设备的示例性照相机透镜调焦系统的方框图；

图8是利用霍尔传感器以及用于驱动诸如图7所示的外部音圈致动器的下侧驱动器实现的（来自图1）所述线性运动控制设备的局部框图和局部示意图；

图9是说明示例性照相机透镜调焦处理的流程图；以及

图10示出了位置输入请求对输出响应以及图7-8中系统的实际运动的曲线图。

具体实施方式