特征

•可配置為線性或PWM模式VCM電流生成

•VCM的高效PWM電流控制

•高級鈴聲補償

•集成10位D/A轉換器，用于VCM電流控制

•保護

–開路和短路檢測

–欠壓鎖定（UVLO）

–熱關機

–VCM驅動器的內部電流限制

–4千伏ESD-HBM

•I2C接口

•改善PWM到線性模式的設置時間與DRV201

•與DRV201相比，EMC性能有所提高

•改善PWM到線性模式的穩定時間與DRV201

•與DRV201相比，EMC性能有所提高

•工作溫度范圍：-40oC至85oC

•6球WCSP組件，間距0.4 mm

•最大模具尺寸：0.806 mm×1.49 mm

•最大包裝高度：0.3 mm

應用

•手機自動對焦

•數碼相機自動對焦

•虹膜和曝光控制

•安全攝像頭

•網絡和PC攝像頭

•執行機構控制

說明

DRV201A是一款先進的音圈馬達驅動器，用于相機自動對焦。它有一個集成的D/A轉換器來設置VCM電流。VCM電流由固定頻率的PWM控制器或線性模式驅動器控制。電流生成可以通過I2C寄存器選擇。DRV201A有一個用于電流調節的集成感測電阻，電流可以通過I2C進行控制。

當改變VCM中的電流時，鏡頭振鈴通過高級振鈴補償功能進行補償。振鈴補償大大減少了自動對焦所需的時間。該裝置還具有VCM短路和開路保護功能。

設備信息

（1）、有關所有可用的軟件包，請參閱數據表末尾的訂購附錄。

簡化示意圖

典型特征

詳細說明

概述

DRV201A用于相機模塊中的高性能自動對焦。它用于控制音圈電機（VCM）中的電流。VCM中的電流產生磁場，迫使連接到彈簧上的透鏡組移動。VCM電流和鏡頭位置可通過I2C接口控制，并可實現自動對焦功能。

DRV201A在兩個方面比DRV201具有更高的性能水平。首先，在PWM和線性模式沒有任何共振。這允許在PWM模式下獲得聚焦后更快的圖像捕獲。另一個性能增強是在EMC性能方面。與DRV201相比，在PWM模式下工作時，轉換明顯減慢，導致傳導和輻射噪聲更低。

該設備通過支持高達400kbit/s數據速率的標準I2C接口連接到視頻處理器或圖像傳感器。數字接口支持1.8 V至3.3 V的IO電平。所有引腳均具有4-kV HBM ESD額定值。

當SCL低至少0.5毫秒時，設備進入關機模式。如果SCL從低到高，驅動器在100μs內進入待機模式，默認寄存器值設置如圖5所示。只要VCM U電流寄存器設置為零以外的值，則進入激活模式。

VCM電流可通過I2C接口和VCM U電流寄存器進行控制。當一個振鈴鏡頭被連接到一個被阻尼的鏡頭位置時，一個振鈴鏡頭被改變。每當VCM U電流寄存器中的電流值發生變化時，通過生成一個優化的斜坡來對機械振鈴進行內部補償。這使得一個快速的自動對焦算法和愉快的用戶體驗。

VCM中的電流可以通過線性或PWM控制產生。在線性模式下，高壓側PMOS配置為電流源，電流由VCM U電流控制寄存器設置。在PWM控制中，VCM由半橋驅動器驅動。通過PWM控制，VCM電流通過高壓側PMO連接VBAT和GND之間的VCM，然后通過感應電阻器和低壓側NMO釋放到“自由轉動”模式。PWM模式開關頻率可通過控制寄存器從0.5 MHz到4 MHz進行選擇。可使用模式寄存器中的PWM/LIN位選擇PWM或線性模式。

功能框圖

特性描述

VCM驅動器輸出級操作

VCM中的電流可通過線性或PWM模式輸出級進行控制。輸出級在激活模式下啟用，可通過VCM U電流控制寄存器進行控制，輸出級模式從模式寄存器位PWM/LIN中選擇。

在線性模式下，輸出PMOS被配置為高壓側電流源，電流可以從VCM U電流寄存器進行控制。

在PWM控制中，VCM由半橋驅動器驅動。通過PWM控制，VCM電流通過高壓側PMO連接VBAT和GND之間的VCM，然后通過感應電阻器和低壓側NMO釋放到“自由轉動”模式。VCM中的電流由一個1Ω的感應電阻感測，該電阻連接到誤差放大器輸入端，另一個輸入端由10位DAC輸出端控制。PWM模式開關頻率可通過控制寄存器從0.5 MHz到4 MHz進行選擇。可使用模式寄存器中的PWM/LIN位選擇PWM或線性模式。

振鈴補償

VCM電流可通過I2C接口和VCM U電流寄存器進行控制。鏡頭組連接到一個彈簧，當電流改變時，該彈簧會在鏡頭位置產生阻尼響鈴。每當VCM U電流寄存器中的電流值發生變化時，通過生成一個優化的斜坡來對機械振鈴進行內部補償。這使得一個快速的自動對焦算法和愉快的用戶體驗。

振鈴補償取決于VCM諧振頻率，這可以通過VCM頻率寄存器（07h）從50 Hz到150 Hz進行控制。表1顯示了以1-Hz為步長的每個諧振頻率的VCM_頻率寄存器設置。如果有更精確的共振頻率，控制值可以用方程式1計算。

振鈴補償的設計方法是，當使用2/fVCM補償時，它可以容忍VCM共振頻率的±30%的頻率變化，而對于1/fVCM則可以容忍±10%的變化，因此生產中只需要VCM的統計數據。

設備功能模式

操作模式

關閉：如果駕駛員檢測到SCL的直流電平低于0.63V并持續至少0.5ms，駕駛員將進入關機模式。這是最低功率運行模式。只要驅動器在SCL中保持低，關閉引腳就會保持。

備用物品：如果SCL從低到高，驅動程序進入待機模式并設置默認寄存器值。在這種模式下，寄存器可以通過I2C接口寫入。當VCM U電流寄存器設置為零時，設備將處于待機模式。如果設置了控制寄存器的第一位，則設備將從活動模式進入待機狀態。在這種情況下，所有寄存器將重置為默認值。

如果發生以下任一故障，則從激活模式進入待機模式：過熱保護故障（OTPF）、VCM短路（VCM）或VCM打開（VCMO）。當由于故障狀態進入待機模式時，電流寄存器被清除。

激活：當VCM U電流控制通過I2C接口設置為零以外的值時，設備處于活動模式。在活動模式下，VCM驅動器輸出級始終處于啟用狀態，從而導致更高的功耗。在設置控制寄存器中的第一個SW位、SCL拉低持續0.5毫秒、VCM U電流控制設置為零或發生以下任何故障之前，設備保持激活模式：過熱保護故障（OTPF）、VCM短路（VCMS）或VCM開路（VCMO）。如果故障后進入激活模式，狀態寄存器將自動清除。

編程

I2C總線操作

I2C總線是控制器和一系列從機終端之間的通信鏈路。該鏈路使用由串行時鐘信號（SCL）和串行數據信號（SDA）組成的兩線總線建立。在串行數據線是雙向的，用于控制器和從機終端之間的數據通信的所有情況下，串行時鐘都來自控制器。每個設備都有一個漏極開路輸出，用于在串行數據線上傳輸數據。必須在串行數據線上安裝一個外部上拉電阻器，以便在數據傳輸過程中將漏極輸出拉高。

DRV201A擁有一個從I2C接口，支持高達400kbit/s的數據速率和自動增量尋址，并符合I2C標準3.0。

DRV201A支持四種不同的讀操作和兩種不同的寫入操作：從定義位置進行單次讀取、從當前位置進行單次讀取、從定義位置開始的順序讀取、從當前位置開始的順序讀取、到定義位置的單次寫入、從定義位置開始的順序寫入。下面介紹所有不同的讀寫操作。

單次寫入指定位置

圖6顯示了對已定義寄存器的單次寫入的格式。首先，主機發出一個啟動條件，后跟一個7位I2C地址。接下來，主機寫入一個0來執行寫操作。從機接收到應答后，主設備通過總線寫入8位寄存器號。在第二次確認之后，DRV201A將I2C寄存器設置為一個定義的值，主機通過總線寫入8位數據值。在接收到第三個確認后，DRV201A自動將內部I2C寄存器編號增加一個，主設備發出停止條件。此操作結束寄存器寫入。

從定義位置和當前位置進行單次讀取

圖7顯示了從一個定義的位置讀取的格式。首先，主機發出一個啟動條件，后跟一個7位I2C地址。接下來，主機寫入一個0來執行寫操作。從機接收到應答后，主設備通過總線寫入8位寄存器號。在第二次確認之后，DRV201A將內部I2C寄存器編號設置為定義的值。然后主機發出一個重復啟動條件和一個7位I2C地址，然后是一個地址來執行讀取操作。在接收到第三個確認后，主設備將總線釋放到DRV201A。然后DRV201A通過總線從寄存器寫入8位數據值。主機確認接收到這個字節并發出停止條件。此操作結束寄存器讀取。

圖8顯示了從當前位置進行的單個讀取。如果在沒有首先定義寄存器號的情況下發出read命令，DRV201A從設備存儲器中寫出當前寄存器中的數據。

順序讀寫

順序讀寫允許對DRV201A寄存器進行簡單而快速的訪問。圖9顯示了從一個已定義位置的順序讀取。如果主機在給出ACK后沒有發出停止條件，DRV201A會自動遞增寄存器號并從下一個寄存器寫入數據。

圖10顯示了順序寫入。如果主機在給出ACK后沒有發出停止條件，DRV201A會自動將它的寄存器遞增一個，主機可以寫入下一個寄存器。

如果在沒有先寫入寄存器值的情況下開始讀取，那么DRV201A將從當前位置寫入數據。如果主機在給出ACK后沒有發出停止條件，DRV201A會自動遞增I2C寄存器并寫出數據。這會一直持續到主機發出停止條件。如圖11所示。

IC設備地址、啟動和停止條件2

數據傳輸由控制器的起始位啟動，如圖12所示。當SDA線在SCL信號的高部分從高轉換到低時，可以識別啟動條件。接收到起始位后，設備將接收SDA輸入上的串行數據，并檢查有效的地址和控制信息。SDA數據由DRV201A鎖存在SCL線的上升沿。如果為設備設置了適當的設備地址位，DRV201A在第8位被鎖存后，通過將SDA線拉低到下一下降沿發出ACK。SDA保持在低水平，直到SCL線的下一個下降沿。

數據傳輸通過接收停止條件或接收發送到設備的數據字來完成。停止條件被認為是在SCL信號的高部分期間SDA輸入的從低到高的轉換。SDA線的所有其他躍遷必須在SCL信號的低部分發生。在接收到有效地址、子地址和數據字后發出確認。參考圖13。

應用與實施

注意

以下應用章節中的信息不是TI組件規范的一部分，TI不保證其準確性或完整性。TI的客戶負責確定組件的適用性。客戶應驗證和測試其設計實現，以確認系統功能。

申請信息

DRV201A設備是一種音圈電機驅動器，專為相機自動對焦控制而設計。該設備允許對VCM進行高效的PWM電流控制，同時減少鏡頭振鈴，從而顯著縮短鏡頭自動對焦所需的時間。以下設計是DRV201A設備的一個常見應用。

VCM機械振鈴頻率

振鈴補償取決于VCM諧振頻率，這可以通過VCM頻率寄存器（07h）從50 Hz到150 Hz進行控制。振鈴補償的VCM機械振鈴頻率可使用公式3選擇。公式給出了VCM_FREQ[7:0]寄存器值（十進制），該值應四舍五入到最接近的整數。

默認VCM機械振鈴頻率為76.4赫茲。

典型應用

應用曲線

電源建議

DRV201A設備設計為在2.5至4.8 V的輸入電壓供應VBAT下工作。用戶必須在VBAT和GND引腳附近放置至少一個額定電壓至少為6.3 V的1-uF陶瓷旁路電容器。

布局

布局指南

應使用低ESR陶瓷旁路電容器將VBAT引腳旁路至GND，建議值至少為1-μF，額定值至少為6.3V。將該電容器放置在盡可能靠近VBAT和GND引腳的地方，并將其與設備GND引腳進行粗線或接地平面連接。

布局示例

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