TWI537665B - 控制馬達的系統和方法 - Google Patents

Description

控制馬達的系統和方法

本揭露關於控制馬達，且尤其是控制照相機鏡頭馬達的電路、系統、和程序。

各種類型的馬達控制器係用以控制馬達。馬達控制器可藉由以不同順序對馬達內的馬達線圈供電來驅動馬達以控制馬達之操作。馬達的簡單控制包括啟動、停止、和反向馬達之方向。然而，許多馬達應用對於馬達需要更複雜的控制。例如，具有自動聚焦機制的照相機鏡頭可能在聚焦操作期間需要馬達的精確定時和定位。這類系統也可能要求視情況而定以不同方式來控制馬達。例如，照相機設計者可能希望用於照相機鏡頭的聚焦馬達當照相機係用以拍攝靜止圖像時表現出一種方式、和當照相機係用以拍攝視頻時表現出另一種方式。

在需要複雜或精確的馬達控制之系統中，馬達控制器可能採用更複雜的控制演算法來對馬達移動提供更好的控制。例如，比例-積分-微分(PID)控制器結合 表示馬達之目前位置的信號與表示馬達之位置之積分的信號、及表示馬達之位置之微分的信號以當馬達移動時對馬達提供精密控制。這類演算法控制器之功能能以係數(例如，成為用於控制馬達的等式之一部分的常數資料值)來微調。

本揭露提出控制馬達的系統和方法。

在一實施例中，一種系統包括一馬達驅動器電路，用於驅動一照相機馬達、及一記憶體，能夠儲存複數個參數來控制照相機馬達。控制邏輯模組係配置以判定一組的複數個參數以施用於驅動馬達、及產生指示也可包括施用何組的一信號。系統也可包含一馬達控制模組，配置以從控制邏輯模組接收一信號，施用這組參數以驅動照相機馬達，且依照所施用之這組參數來命令馬達驅動器電路驅動馬達。

控制邏輯模組可更配置以基於下列來判定這組的複數個參數以施用：照相機操作的模式、外界刺激所引起之照相機馬達位置的改變、用於照相機馬達移動的距離、或以上之組合。

系統之特徵可包括下列之一或更多者。照相機馬達可聚焦一照相機的鏡頭。系統可更包括一磁場感測器，用以判定照相機馬達的狀態，其中感測器包含一霍耳效應元件或一巨磁阻元件。馬達、照相機鏡頭、或兩者可 能包含影響能被感測器偵測到之磁場的一或更多元件。馬達的狀態可包含馬達的位置、馬達的速度、或兩者。在一實施例中，馬達控制器模組係一PID控制器，且這組參數包含用於一PID控制器的係數，如一積分係數、一微分係數、一比例係數、或以上之組合。這組參數可包含一或更多參數，當其被施用時，導致從一個馬達位置至另一個馬達位置的一平滑馬達移動及/或一最快速轉移。控制邏輯模組可更配置以基於系統是否在操作之一視頻模式或操作之一靜止圖像模式下來判定一組的複數個參數及/或基於一收到之命令信號來判定何組參數施用於驅動馬達。記憶體、控制邏輯模組、及馬達控制模組可包括在相同積體電路中。系統可更包括一濾波器，其中複數個參數更包含用於控制濾波器之一轉移函數的參數，控制邏輯模組更配置以判定複數個參數的一組濾波器參數以對濾波器施用，及馬達控制模組更配置以對濾波器施用這組濾波器參數以控制濾波器的轉移函數。

在一實施例中，一種用於控制一照相機馬達的方法包含以下之步驟：儲存複數個參數在一記憶體中以控制一馬達驅動器；判定一組的複數個參數以施用至馬達驅動器以達到馬達的一期望操作行為；藉由對馬達驅動器施用這組參數來改變馬達驅動器的操作行為；及根據所施用之這組參數來以馬達驅動器驅動一馬達。

方法可更包含基於下列來判定這組的複數個參數：照相機操作的模式、外界刺激所引起之馬達位置的 改變、用於馬達移動的距離、或以上之組合。

方法之特徵可包括下列之一或更多者。驅動馬達可包含聚焦一照相機的一鏡頭。方法可包括從一感測器接收馬達的狀態，感測器包含一霍耳效應元件或一巨磁阻元件。馬達、鏡頭、或兩者可包含一或更多磁性元件，其產生能被感測器偵測到的一磁場。接收馬達的狀態可包含接收馬達的位置、馬達的速度、或兩者。施用這組參數可包含對馬達驅動器施用PID控制器係數，如一積分係數、一微分係數、一比例係數、或以上之組合。施用這組參數可包括施用一組參數，當其被施用時，導致從一個馬達位置至另一個馬達位置的一平滑馬達移動及/或一快速轉移。方法可包括從一外部來源接收一控制信號及至少部分基於控制信號來判定施用何組參數。

也描述的是一種用於控制一馬達的系統，包含一馬達驅動器電路，用於驅動一照相機馬達、一記憶體，能夠儲存複數個參數來控制照相機馬達、一控制邏輯模組，配置以基於一外界刺激所引起之馬達位置的改變來判定一組的複數個參數以施用於驅動馬達、及產生指示施用何組的一信號、及一馬達控制模組，配置以從控制邏輯模組接收產生之信號，施用這組參數以驅動照相機馬達，且依照所施用之這組參數來命令馬達驅動器電路驅動馬達。接收之命令信號可配置以指定馬達移動的類型，如至一期望結束位置的一快速轉移或一平滑轉移。

10‧‧‧系統

12‧‧‧馬達控制器

14‧‧‧處理器

16‧‧‧馬達

18‧‧‧通訊模組

20‧‧‧記憶體

22‧‧‧EEPROM/控制器

23‧‧‧編程信號

24‧‧‧記憶體匯流排

36‧‧‧濾波器

32‧‧‧馬達控制模組

26‧‧‧控制邏輯模組

28‧‧‧馬達驅動器電路

30‧‧‧數位至類比轉換器

34‧‧‧類比至數位轉換器

36-1‧‧‧輸出驅動器控制模組

38‧‧‧H橋接器

40‧‧‧介面

42‧‧‧磁場感測器

43‧‧‧信號

44‧‧‧放大器

200‧‧‧記憶體

202‧‧‧信號

204‧‧‧係數組

208‧‧‧係數組

210‧‧‧係數組

220‧‧‧信號

222‧‧‧信號

224‧‧‧命令信號

212‧‧‧積分模組

214‧‧‧微分模組

216‧‧‧比例模組

300‧‧‧方法

302-322‧‧‧方塊

10a‧‧‧系統

400‧‧‧磁鐵

402‧‧‧照相機鏡頭

404‧‧‧馬達

406‧‧‧反饋信號

第1圖係用於控制馬達之系統的方塊圖。

第2圖係顯示係數組之第1圖之馬達控制模組的方塊圖。

第3圖係控制馬達之方法的流程圖。

第4圖係結合馬達控制器之系統的方塊圖。

圖中的相同數字表示類似元件。電路或方塊圖內的連接器可能表示單一電線、匯流排、或區塊之間之其他類型的連接。單一連接器線不應被解釋為限制連接類型為單一電線。

圖(包括流程圖和方塊圖)係提供用於示範目的且不打算用來限制本揭露之範圍。雖然圖描繪具有特定數量之以特定佈置或順序所連接之方塊的圖表和流程圖，但這些只是實例。其他佈置和順序係在本揭露之範圍內。

在說明本發明之前，解釋了一些介紹概念和術語。如本文所使用，「磁場感測元件」之術語係用以描述能感測磁場的各種電子元件。磁場感測元件可以是例如，但不限於霍耳效應元件、磁阻元件、磁電晶體、或分解器。

旋轉馬達能像產生器一樣。旋轉馬達所產生的電動勢可稱為反EMF。能測量此反EMF所產生的信號 以判定馬達的位置和速度。例如，反EMF信號的幅度可能直接與馬達的速度成比例。在某些情況下，能不需要外部感測器來測量這些信號。在這些所謂的「無感測器系統」中，反EMF信號可能從馬達直接反饋至馬達驅動器電路的輸入中。

也能使用不同類型的霍耳效應元件來測量馬達的位置和速度。這些霍耳效應元件包括例如平面霍耳元件、垂直霍耳元件、和圓形垂直霍耳(CVH)元件。如也知悉，有不同類型的磁阻元件，例如，如銻化銦(InSb)的半導體磁阻元件、巨磁阻(GMR)元件、異向性磁阻元件(AMR)、穿隧磁阻(TMR)元件、及磁穿隧接面(MTJ)。磁場感測元件可能是單一元件，或替代地，可能包括以各種配置所佈置的兩個或更多磁場感測元件，例如，半橋接器或全(惠斯登)橋接器。取決於裝置類型和其他應用要求，磁場感測元件可能是由如矽(Si)或鍺(Ge)之IV類型半導體材料、或如砷化鎵(GaAs)或銦化合物(例如，銻化銦(InSb)、或另一化合物半導體材料InGaAsP、或高移動性材料(例如，GaN)之III-V類型半導體材料製成的裝置。

如本文所使用，「信號」之詞係用以描述能隨時間而改變的電子特性(類比或數位)。對照之下，如本文所使用，「值」之詞係用以描述傾向於靜態、或傾向於不時改變的數位電子值。然而，信號和值之詞能互換使用。

如本文所使用，「需求」或「需求信號」之詞係用以描述控制施用至馬達之功率量的任何電子信號(類比或數位)。例如，隨著需求信號改變，也可能改變施用至馬達的功率量。

如本文所使用，「軟體」和「韌體」之詞可能係指儲存於揮發性或非揮發性電腦可讀儲存媒體(如硬碟機或記憶體)中的電腦可讀指令。為了此應用之目的，電腦可讀指令可能在電路(電子電路)中執行且不需要「電腦」。電腦可讀指令當被處理器或電路執行時，會使處理器或電路進行下述之操作及/或程序。「軟體」和「韌體」之詞也可能指其他類型的指令，如微碼、機器碼、描述語言、虛擬碼、或能儲存於電腦可讀儲存媒體中且被處理器或電路執行之任何類型的電腦可讀指令集。

本揭露描述用於控制馬達的各種電路、系統、方法等。這些電路、系統、和方法可能在硬體、軟體、或硬體與軟體之組合中實作。電路、系統、及方法可能例如全部或部分藉由積體電路、藉由離散元件電路、藉由儲存於電腦可讀儲存媒體中且被電腦處理器或能執行軟體指令之其他電路執行的軟體指令、或藉由以上之組合來實作。

參考第1圖，用於控制馬達的系統10可包括馬達控制器12，耦接至處理器14和馬達16。在一實施例中，馬達控制器12可能是積體電路，且可在一或更多矽晶粒或晶片上實作。矽晶片可依據需要而結合至單一封裝 中，或至多個封裝中。

處理器14可能是能與馬達控制器12通訊和控制馬達控制器12的任何電路或系統。在一實施例中，馬達16可能是照相機鏡頭馬達。例如，馬達16可能是聚焦控制照相機鏡頭的光圈等之照相機鏡頭的馬達。在其他實施例中，馬達控制器12可控制其他類型的馬達，包括，但不限於用於控制閥的馬達、用於控制精密定位系統的馬達(例如，用於控制印表機、繪圖器、精密機器手臂、電子取放機器中的馬達、等等)、或用於控制其他致動器系統中的馬達。

馬達控制器12可包括數位電路、類比電路、或數位和類比電路之混合，用於驅動馬達16。馬達控制器12可能也包括處理器和軟體碼。

如圖所示，馬達控制器12可包括耦接至處理器14的通訊模組18。通訊模組18可能是串列或平行匯流排通訊模組，其能將命令發送至處理器14且從中接收命令。在一實施例中，通訊模組18可能是I²C模組、串列埠、SMB模組、平行埠、或任何其他類型的串列或平行通訊模組。

通訊模組18可能也耦接至記憶體20。記憶體20可能是能儲存資料的揮發性或非揮發性記憶體。例如，記憶體20可能是RAM、ROM、和一組暫存器、FLASH、EEPROM、或能儲存資料之任何其他類型的記憶體。在一實施例中，記憶體20可能是能被快速地被其他 系統元件寫入和讀取的暫存器組。在一實施例中，記憶體20可能是與包含馬達控制器12之其他電路和區塊相同的積體電路之一部分。記憶體20也可能是在與馬達控制器12之其他電路相同之封裝中的單獨積體電路，或記憶體20可能在能耦接至馬達控制器12的單獨封裝中。

馬達控制器12可能也包括EEPROM和控制器22。EEPROM/控制器可能是當馬達控制器12不被供電時能儲存和保留資料的非揮發性記憶體。記憶體20可能經由記憶體匯流排24來存取EEPROM/控制器22。在一實施例中，記憶體20可能當馬達控制器12第一次啟動時，或在馬達控制器12的操作期間存取儲存於EEPROM/控制器22中的資料。EEPROM/控制器22可包括用以經由編程信號23及/或記憶體匯流排24來編程或重新編程EEPROM之內容的電路。

在一實施例中，記憶體20、EEPROM/控制器22、或包括在馬達控制器12中的任何其他記憶體模組可能儲存能用以控制馬達控制器12驅動馬達16之方式的資料。例如，記憶體20可能儲存能對如濾波器36之電路施用的係數及用以改變馬達控制器12控制馬達16之方式之馬達控制器12內的馬達控制模組32。下面將更詳細地說明此程序。

馬達控制器12可包括控制邏輯模組26。控制邏輯模組26可能是能夠控制馬達控制器12之操作的電路或處理器。控制邏輯模組26可能耦接至記憶體20且能夠 對記憶體20讀取和寫入資料。雖然未示出，但控制邏輯模組26可能也耦接至EEPROM/控制器22及/或系統10內的任何其他記憶體模組且能夠從EEPROM/控制器22及/或系統10內的任何其他記憶體模組讀取和寫入。控制邏輯模組26可能也耦接至馬達驅動器電路28、數位至類比轉換器(DAC)30、馬達控制模組32、類比至數位轉換器34、及濾波器36。

馬達驅動電路28可能是配置以藉由對馬達16的線圈通電或供電來驅動馬達16的電路。如圖所示，馬達驅動電路28可包括輸出驅動器控制模組36-1和H橋接器38。輸出驅動器控制模組可控制切換H橋接器38內的電晶體以對馬達線圈通電或斷電。藉由以各種模式和順序來對馬達16的磁線圈通電和斷電，輸出驅動器控制模組36-1可使馬達16啟動、停止、加速、減速、及/或改變方向。

馬達驅動器電路28與馬達16之間的介面40可能是雙線介面，如圖所示。介面40可能也包含其他類型的馬達介面，包括，但不限於四線、五線、六線、八線、或其他類型的馬達介面。介面40可能是單相、雙相、三相、四相、或任何其他類型的介面，這取決於馬達類型。在一實施例中，介面40可能是任何類型的BLDC馬達介面。

馬達控制模組32可包含用於控制馬達16之操作的電路。例如，馬達控制模組32內的電路可對控制馬達驅動器電路28如何驅動馬達16的馬達驅動器電路 28發送信號、命令、或指令。這些信號可包括如驅動馬達16之方向、期望之馬達速度、期望之馬達加速度等的指令。馬達驅動器電路28可接著依照從馬達控制模組32接收的指令來驅動馬達16。

在一實施例中，在馬達控制模組32與馬達驅動器電路28之間發送的信號可能是類比信號、數位信號、或類比與數位信號之組合。在一實施例中，當那些信號從馬達控制模組32發送至馬達驅動器電路28時，DAC 30可將至少一些數位信號從數位轉換成類比信號。

馬達控制器12可能也包括磁場感測器42，其可偵測馬達16的位置及/或速度，並產生代表馬達16之位置及/或速度的信號43。感測器42可能是包含一或更多霍耳效應元件的霍耳效應感測器、包含一或更多磁阻元件的磁阻感測器、包含一或更多巨磁阻元件的巨磁阻感測器、用以偵測來自馬達16之反EMF信號的反EMF感測器、等等。為了便於說明，感測器42係顯示於第1圖之左側上。在一實施例中，感測器42可位於馬達16上或接近馬達16，使得感測器42能偵測馬達16的速度和位置。

可耦接放大器44以從感測器42接收馬達位置信號。由於放大的馬達位置信號可能包括雜訊或其他不希望的信號元素，因此馬達控制器12也可包括濾波器36。

在一實施例中，濾波器36可能是數位濾波 器，包括，但不限於FIR濾波器、IIR濾波器或之類。濾波器36可能也是可配置的。例如，若濾波器36是FIR或IIR濾波器，則濾波器36可從控制濾波器36之操作的控制邏輯模組26接收濾波係數。當對濾波器36施用時，這些係數可改變濾波器36的轉移函數。係數可能也改變濾波器36所進行的濾波類型。例如，係數可使濾波器36能作為低通濾波器、高通濾波器、陷波濾波器、頻帶濾波器、或以上之組合。在一實施例中，係數可儲存於記憶體20及/或EEPROM/控制器22中。

如第1圖所示，馬達控制器12可實作用於控制馬達16的反饋控制迴路。例如，如感測器42所偵測到之馬達16的位置可作為用於控制馬達16的反饋信號。位置信號可被濾波器36處理，被ADC 34轉換成數位信號，且饋送至馬達控制模組32中。馬達控制模組32可接著指示馬達驅動器電路28依照接收之反饋信號來驅動馬達16。

在操作中，控制邏輯模組26可藉由基於各種因素對馬達控制模組32和濾波器36提供係數來改變馬達控制模組32和濾波器36操作的方式。這些因素能包括照相機(例如，安裝了系統10的照相機)是否正在例如靜止相片模式或視頻模式下操作。

假設照相機正在靜止圖像模式下操作，則可能期望照相機盡可能快地聚焦鏡頭。可接受鏡頭超越且之後返回最佳聚焦位置是可能的，只要鏡頭能在最少可能時 間量之內移至最佳聚焦位置即可。藉此，若照相機正在靜止圖像模式下操作，則控制邏輯模組26可對濾波器36和馬達控制模組32提供係數，其導致馬達控制器12將馬達16在最少時間量之內移至最佳聚焦位置，且其可允許超越馬達的位置。

現在，假設照相機正在視頻模式下操作，則可能期望鏡頭更慢地到達最佳聚焦位置，只要鏡頭到達最佳聚焦位置而沒有任何超越即可。由此，若照相機正在視頻模式下操作，則控制邏輯模組26可對濾波器36和馬達控制模組32提供係數，其導致馬達控制器12將馬達16移至最佳聚焦位置而沒有超越。

控制邏輯模組26也可能基於馬達必須移動以到達最佳聚焦位置的距離來選擇係數。例如，若馬達必須移動短距離，則控制邏輯模組26可能以特定一組係數來編程馬達控制模組32及/或濾波器以最佳化短距離的移動。另外，若馬達必須移動長距離，則控制邏輯模組26可能以另一組係數來編程馬達控制模組32及/或濾波器36以最佳化較長距離的移動。不同組的係數可能基於馬達16必須移動的總距離來編程至馬達控制模組32及/或濾波器36中，且無論馬達16是否必須移動短距離、長距離、或任何中間距離。

許多應用就馬達之總移動的百分比而言來指定超越。然而，在鏡頭自動聚焦的應用中，超越可能被指定為固定微米數量。例如，自動聚焦應用可能需要鏡頭盡 可能快地，且在小於超越之X微米而無論鏡頭行進的距離下到達其最終位置。因此，若鏡頭行進長距離，則馬達控制器可能需要以比例上比當鏡頭行進短距離時更小百分比的超越來移動鏡頭。於是，控制邏輯模組26可能施用專用於這些情境之各者之不同的一組係數。

控制邏輯模組26可能也基於馬達16的位置是否因外力或外界刺激而改變來選擇係數。例如，若馬達16係用於照相機鏡頭的聚焦馬達，且外力造成照相機鏡頭失去焦點或以其他方式位移照相機鏡頭，馬達控制器12可能偵測上述移動且使馬達16重新聚焦鏡頭。上述外力可能包括轉照相機鏡頭使得其不再被聚焦、放下照相機使得鏡頭移動離焦的人、或能移動鏡頭離焦的任何其他外界刺激。馬達控制器12重新聚焦鏡頭，控制邏輯模組26可選擇專用於重新聚焦鏡頭的係數且將其施用至濾波器36和馬達控制模組32。

控制邏輯模組26可能也基於馬達的位置及/或馬達移動的幅度來調變係數。調變係數可能包含計算係數，使得係數係專用於特定馬達移動。例如，記憶體20可包括一或更多組基本係數，其能接著基於所請求之馬達移動的類型、以及儲存於記憶體20中的修改係數來被控制邏輯模組26修改或進一步處理。

第2圖係顯示控制邏輯模組26、記憶體200、濾波器36、及馬達控制模組32的方塊圖。在一實施例中，記憶體200可能與記憶體20、EEPROM 22、或 其他類型的記憶體(參見第1圖)相同或類似。信號202係馬達控制模組32的輸出，其可被提供至DAC 30或第1圖中的輸出驅動器控制模組36-1。

如第2圖所示，記憶體20可包含係數組204、208、和210。雖然顯示了三組，但記憶體20可依據需要而儲存更多或更少的係數組。若需要的話，記憶體20可能也個別地，而不是以組來儲存係數。可對馬達控制模組32及/或濾波器36施用儲存於記憶體20中的係數以控制或影響馬達控制模組32及/或濾波器36操作的方式。

顯示控制邏輯模組26具有三個輸入：表示照相機模式的信號220、表示馬達之目前位置(例如，如感測器42所偵測到之馬達的目前位置)的信號222、及命令信號224。命令信號可能包含能用以控制馬達16的一或更多接腳或信號。例如，命令信號224可包括指示控制邏輯模組26移動、停止、驅動、或反向馬達16的信號。在一實施例中，命令信號224包含指示控制邏輯模組26對濾波器36及/或馬達控制模組32施用特定一組係數的信號。例如，命令信號224能用以使照相機模式信號220及/或馬達位置信號222無效，且若需要的話，迫使控制邏輯模組26施用特定係數或係數組。在一實施例中，例如，可能藉由外部裝置或元件(如處理器14)來提供控制信號224。控制邏輯模組26可能也具有能全部或部分判定對濾波器36及/或馬達控制模組32施用哪些係數的 其他輸入。

控制邏輯模組26可能也具有能用以判定施用何組係數的其他輸入。這些輸入可包括，但不限於：表示馬達16多難被驅動的努力信號；指示相對於固定參考(如重力、周圍溫度信號、IC或馬達溫度信號等)的鏡頭之實體定向(位置、方向、旋轉等)的定向信號。

控制邏輯模組26可包括用以基於信號220、222、和224來施用哪些係數的邏輯(例如，電路、軟體等)。

在一實施例中，馬達控制模組32可能是比例-積分-微分(PID)馬達控制器。PID馬達控制器係負反饋控制器，其計算測量值(例如，如感測器42所測量之馬達16的位置)與期望值(例如，如馬達16的期望最終位置)之間的誤差。PID控制器包括第2圖所示之三個參數，如積分模組212、微分模組214、及比例模組216。

這些模組212、214、和216之各者可能以一或更多調諧係數或調諧參數來編程。例如，馬達控制器的輸出可能表示為：

其中u(t)是輸出信號202、e(t)是馬達16的位置與期望位置之間的誤差，K_p是用於比例項的調諧係數，K_i是用於積分項的調諧係數，且K_d是用於微分項的調諧係數。這種離散表示將用於數位系統。改變這些調諧係數能 改變馬達控制器12驅動馬達16的方式。例如，一組係數可能使馬達控制器12驅動馬達，使得它在最短時間內到達其最終位置，另一組係數可能使馬達16到達其最終位置而沒有任何超過，且其他組係數可能使馬達16以各種其他方式來移動。

雖然描述為PID控制器，但馬達控制模組32可能包含採用係數之任何其他類型的馬達控制器。如上所述，係數係能編程至馬達控制器(或濾波器)中以修改馬達控制器(或濾波器)操作之方式的資料。因此，馬達控制模組32可能是能以資料來編程以改變馬達控制模組32控制馬達16之方式之任何類型的馬達控制器。

在一實施例中，濾波器36可能是利用係數的數位濾波器，如有限脈衝響應(FIR)濾波器或有限輸入響應(IIR)濾波器。若濾波器36是FIR濾波器，則濾波器36可能具有與下列等式類似或相同的輸出函數：

其中x[n]是輸入信號(即，測量之馬達的位置)，y[n]是經濾波的輸出信號，N是濾波器級數，且b_i是一組濾波器係數，即，FIR濾波器的分接頭權重。如等式所示，單一FIR濾波器可能具有一組N個係數b_i。

同樣地，若濾波器26是IIR濾波器，則濾波器36可能具有與下列函數類似或相同的輸出函數：

其中y[n]是輸出信號，x[n]是輸入信號，P是前向反饋濾波器級數，Q是反饋濾波器級數，系列b_i是前饋濾波器係數組，且系列a_i是反饋濾波器係數組(其中係數a₀是這組中的第一係數)。如等式所示，單一IIR濾波器可具有一組Q係數a_i和一組P係數b_i。

藉由改變係數a_i和b_i，能改變濾波器36的轉移函數。藉此，控制邏輯模組26可對濾波器36施用來自記憶體20的一或更多係數以在特定情況下改變濾波器36的操作。例如，輸入濾波器能用以改變系統回應於鏡頭位置之改變的方式。例如，若使用RC濾波器，則將濾波器編程為具有較長的時間常數能幫助減少系統之超越。

濾波器36也可包含其他類型的濾波器且可具有不同類型的係數。例如，濾波器36可能是斜波濾波器或類比RC濾波器，其中R或C值係由能編程至暫存器中的係數控制。

基於輸入220、222、和224，控制邏輯模組26可判定對馬達控制模組32和濾波器36施用何組係數204、208、210。例如，控制邏輯模組26可能取決於信號220是否指示系統10正在視頻模式或照相機模式下操作、基於信號224是否已對馬達16發出移動的命令、基於馬達16的最終位置與目前位置之間的差、基於馬達是否已被外界刺激移動、或以上之組合來施用不同的一組係 數。一般而言，控制邏輯模組26可基於輸入信號之任何組合來編程以對馬達控制模組32和濾波器36施用一組係數。

在一實施例中，基於輸入信號220、222、224，控制邏輯模組26可藉由從記憶體20(或如第1圖中之記憶體22的另一記憶體)讀取係數來施用係數，且將係數編程至濾波器36、積分模組212、微分模組214、及/或比例模組216內的暫存器或記憶體位置中。

現在參考第3圖，顯示了用於控制馬達之方法300的流程圖。在方塊302中，判斷系統在預期位置是否是穩定的(即，馬達16是否是穩定的)，且不移動。若是，則方法300可繼續進行至方塊304以判斷系統10是否在視頻照相機模式或靜止圖像模式下。若系統10係在視頻照相機操作模式下，則方法300可繼續進行至方塊306且從例如記憶體20(參見第2圖)選擇用於視頻操作的係數表(或組)。若系統10係在靜止圖像照相機模式下，則方法300可繼續進行至方塊308且從例如記憶體20選擇靜止圖像照相機係數表(或組)。方法300可接著繼續進行至方塊310。

在方塊310中，方法300可判斷是否確立請求改變馬達位置的命令信號。若否，則方法300可繼續進行至方塊312以基於馬達的目前位置來調變係數。若是，則方法300可繼續進行至方塊314且基於所請求之位置改變的幅度來調變係數，且接著繼續進行至方塊312。調變 係數可包括計算係數、或以其他方式修改用於特定馬達移動的係數。方法300可接著繼續進行至方塊316。

在方塊316中，方法300可判斷是否需要係數改變。例如，若在先前方塊中選擇和調變的係數不同於目前對馬達控制模組32及/或濾波器36(參見第2圖)施用的係數，則方法300可能判定應改變係數。若否，則方法300可繼續進行至方塊316以允許馬達之移動(即，用以使用已施用的係數來將馬達驅動至新位置)。若是，則方法300可繼續進行至方塊318。

在方塊318中，方法300可判斷是否應重設積分項(即，第2圖中之積分模組212的輸出)。例如，在某些情況下(如馬達16的新移動、施用新係數、在已經過預定時間量之後、等等)可能需要重設PID控制器中的積分項。如需要重設積分項，則方法300可繼續進行至方塊320。若否，則方法300可繼續進行至方塊322以藉由例如對如上述之馬達控制模組32及/或濾波器36施用來自先前方塊的係數來更新係數。一旦已施用了新係數，方法300就可繼續進行至方塊316。

第3圖所示之方法300係一示範方法且不打算用以定義或限制本揭露之範圍。在各種實施例中，能在本揭露之範圍內修改、移除、替換、重新佈置、及/或重排序方法300中的方塊。

第4圖顯示用於控制照相機鏡頭的系統10a。磁鐵400可附接於照相機鏡頭402。馬達控制器12(其可 能包含濾波器36(未顯示於第4圖中)和馬達控制模組32(未顯示於第4圖中))可耦接至馬達404。在本實例中，馬達404可能是線圈，當其被通電時建立與磁鐵400互動以將鏡頭402上下移動的磁場。鏡頭之位置能被馬達控制器12感測到，如反饋信號406所示。處理器14可經由I²C匯流排來與馬達控制器12通訊，例如，用以發出命令且以其他方式控制或從馬達控制器12接收資訊。為了控制照相機鏡頭402，馬達控制器12可採用上述方法和系統(包括編程係數)。

已描述了各種實施例，其用以說明各種概念、結構和技術，這是本專利之主題，本領域之那些通常技藝者現在將變得清楚明白可使用結合這些概念、結構和技術的其他實施例。因此，本專利之範圍不應受限於所述之實施例，而是應僅由下面的申請專利範圍之精神和範圍限制。

10‧‧‧系統

12‧‧‧馬達控制器

14‧‧‧處理器

16‧‧‧馬達

18‧‧‧通訊模組

20‧‧‧記憶體

22‧‧‧EEPROM/控制器

23‧‧‧編程信號

24‧‧‧記憶體匯流排

36‧‧‧濾波器

32‧‧‧馬達控制模組

26‧‧‧控制邏輯模組

28‧‧‧馬達驅動器電路

30‧‧‧數位至類比轉換器

34‧‧‧類比至數位轉換器

36‧‧‧輸出驅動器控制模組

38‧‧‧H橋接器

40‧‧‧介面

42‧‧‧磁場感測器

43‧‧‧信號

44‧‧‧放大器

Claims (28)

1. 一種用於控制一馬達的系統，包含：一馬達驅動器電路，用於驅動一照相機馬達，其中該馬達驅動器電路能夠基於施加至該馬達驅動器電路之參數改變該馬達之操作；一濾波器；一記憶體，其含有複數個參數組，每一參數組包含用來控制該照相機馬達的參數以及用來控制該濾波器之轉移函數的參數，其中每一參數組係關連於照相機操作之相應的模式，且當每一參數組編程至該馬達驅動器電路及該濾波器中時依據該照相機操作之該相應的模式操作導致該馬達驅動器電路驅動該照相機馬達及該濾波器；一控制邏輯模組，配置以選擇該複數個參數組中哪一組施用於驅動該馬達和施用於該濾波器、及產生指示施用何組的一信號；及一馬達控制模組，配置以從該控制邏輯模組接收一信號，施用選擇的該參數組至用以驅動該照相機馬達的該馬達驅動器電路以及至用以控制該濾波器之該轉移函數的該濾波器，且依照所施用之該參數組來命令該馬達驅動器電路驅動該馬達。
2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該控制邏輯模組更配置以基於下列來選擇該參數組以施用：照相機操作的模式、外界刺激所引起之該照相機馬達位置的改變、用於該照相機馬達移動的距離、或以上之組合。
3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該照相機馬達聚焦一照相機的一鏡頭。
4. 如申請專利範圍第1項所述之系統，更包含一磁場感測器，用以判定該照相機馬達的狀態，其中該感測器包含一霍耳效應元件或一巨磁阻元件。
5. 如申請專利範圍第4項所述之系統，其中該馬達、一照相機鏡頭、或兩者包含影響能被該感測器偵測到之磁場的一或更多元件。
6. 如申請專利範圍第4項所述之系統，其中該馬達的狀態包含該馬達的位置、該馬達的速度、或兩者。
7. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該馬達控制器模組係一PID控制器且該一或多個參數組包含用於一PID控制器的係數。
8. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該複數個參數組中的至少一者包含一積分係數、一微分係數、一比例係數、或以上之組合。
9. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該複數個參數組中的至少一者包含一或更多參數，當其被施用時，導致從一個馬達位置至另一個馬達位置的一平滑馬達移動。
10. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該複數個參數組中的至少一者包含一或更多參數，當其被施用時，導致從一個馬達位置至另一個馬達位置的一最快速轉移。
11. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該控制邏輯模組更配置以基於該系統是否在操作之一視頻模式或操作之一靜止圖像模式下選擇該複數個參數中的一組。
12. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該控制邏輯模組更配置以基於一收到之命令信號來選擇該一或多個參數組中的哪一組施用於驅動該馬達。
13. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該記憶體、該控制邏輯模組、及該馬達控制模組係包括在一相同積體電路中。
14. 一種用於控制一照相機馬達的方法，包含以下之步驟：儲存用以控制一馬達驅動器電路之複數個參數以及濾波器的轉移函數在一記憶體中，其中每一參數組係關連於照相機操作之相應的模式，且當每一參數組編程至該馬達驅動器電路及該濾波器中時依據照相機操作之該相應的模式操作導致該馬達驅動器電路驅動該照相機馬達及該濾波器；選擇該複數個參數組的一組以施用至該馬達驅動器電路及濾波器以達到該馬達的一期望操作行為；藉由選擇的該參數組編程該驅動器電路改變該馬達的該操作行為；藉由選擇的該參數組編程該濾波器以改變該濾波器的該轉移函數；及根據所施用之該參數組來以該馬達驅動器驅動一馬 達。
15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，更包含基於下列來選擇該複數個參數組中的哪一組：照相機操作的模式、外界刺激所引起之該馬達位置的改變、用於該馬達移動的距離、或以上之組合。
16. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中驅動該馬達包含聚焦一照相機的一鏡頭。
17. 如申請專利範圍第14項所述之方法，更包含從一感測器接收該馬達的狀態，該感測器包含一霍耳效應元件或一巨磁阻元件。
18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該馬達、該鏡頭、或兩者包含一或更多磁性元件，其產生能被該感測器偵測到的一磁場。
19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該接收該馬達的狀態包含接收該馬達的位置、該馬達的速度、或兩者。
20. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中施用該複數個參數組包含PID控制器係數，以及編程該參數組包含以該些PID控制係數編程該馬達驅動器電路。
21. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中編程該些PID控制器係數包含以一積分係數、一微分係數、一比例係數、或以上之組合編程該馬達驅動器電路。
22. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中編程該參數組包括編程一參數組，當其被施用時，導致從一個 馬達位置至另一個馬達位置的一平滑馬達移動。
23. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中編程該參數組包括施用一參數組，當其被施用時，導致從一個馬達位置至另一個馬達位置的一最快速轉移。
24. 如申請專利範圍第14項所述之方法，更包含從一外部來源接收一控制信號及至少部分基於該控制信號來判定施用何組參數組。
25. 一種用於控制一馬達的系統，包含：一馬達驅動器電路，用於驅動一照相機馬達；一濾波器，其耦合以接收一反饋訊號、過濾該訊號以及提供該訊號至該馬達驅動器電路；一記憶體，其含有複數個參數組，相應於該照相機馬達之操作模式的每一參數組包含：一或多個馬達驅動器電路係數，其中當編程至該馬達驅動器電路時導致該馬達驅動器電路依據該照相機操作之該模式操作驅動該照相機馬達；以及一或多個濾波器係數，其中當編程至該濾波器時依據該照相機操作之該模式修改該濾波器之轉移函數；一控制邏輯模組，配置以基於控制訊號組選擇該複數個參數組中的哪一組編程至該馬達驅動器電路及該濾波器、及產生指示施用何組的一信號；及一馬達控制模組，配置以從該控制邏輯模組接收產生之該信號，施用選擇的該參數組至該馬達驅動器電路及該 濾波器，且依照所施用之該參數組及過濾的該反饋訊號來命令該馬達驅動器電路驅動該馬達。
26. 如申請專利範圍第25項所述之系統，其中接收之該信號係配置以指定馬達移動的一類型。
27. 如申請專利範圍第26項所述之系統，其中馬達移動的該類型包含至一期望結束位置的一快速轉移或至一期望結束位置的一平滑轉移。
28. 如申請專利範圍第25項所述之系統，其中該馬達驅動器電路係一PID控制器，以及該馬達驅動器電路係數係PID係數。