中心議題：

• 相機馬達的基礎知識
• 馬達驅動的實現與效率

解決方案：

• 直流致動器(actuator)一般用來驅動快門
• 光學變焦可采用直流馬達或步進馬達來實現

消費市場是所有IC電子市場中最大以及成長最快的市場。數位相機(DSC)、MP3與DVD播放機、視訊轉換盒
、視訊遊戲控製台，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。這些馬達用於控製諸如相機的行動鏡頭、硬碟驅動器的旋轉以及行動讀/寫磁頭等。

電子設備中輔助部件使用的馬達數量更多，如冷卻風扇和CDROM/RW/DVDROM驅動器。最近
，照相手機甚至已將馬達整合到手機裏。在這些應用中的每一個馬達都需要馬達驅動器，使馬達驅動器IC的需求量急劇增加並刺激整個市場的發展。

本(ben)文(wen)將(jiang)討(tao)論(lun)現(xian)代(dai)數(shu)位(wei)相(xiang)機(ji)對(dui)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)的(de)要(yao)求(qiu)，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)可(ke)能(neng)是(shi)在(zai)很(hen)小(xiao)體(ti)積(ji)內(nei)裝(zhuang)有(you)馬(ma)達(da)數(shu)量(liang)最(zui)多(duo)的(de)精(jing)巧(qiao)設(she)備(bei)。此(ci)外(wai)，本(ben)文(wen)還(hai)將(jiang)討(tao)論(lun)一(yi)種(zhong)基(ji)於(yu)高(gao)度(du)整(zheng)合(he)的(de)馬(ma)達(da)驅(qu)動(dong)器(qi)IC的馬達驅動器解決方案(見圖1)。
                         
                   圖1：DSC使用的所有馬達，其中1為用於快門的直流致動器，2為用於自動調焦的步進
                            馬達，3為用於調節光圈的步進馬達，4為用於變焦的直流馬達。

相機的基礎知識

大多數數位相機都具有光學變焦或者數位變焦功能(或者二者都有)。光(guang)學(xue)變(bian)焦(jiao)鏡(jing)頭(tou)實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)朝(chao)著(zhe)拍(pai)攝(she)對(dui)象(xiang)向(xiang)外(wai)運(yun)動(dong)以(yi)獲(huo)得(de)清(qing)晰(xi)的(de)特(te)寫(xie)照(zhao)片(pian)，它(ta)與(yu)傳(chuan)統(tong)相(xiang)機(ji)中(zhong)的(de)變(bian)焦(jiao)鏡(jing)頭(tou)屬(shu)於(yu)同(tong)一(yi)類(lei)型(xing)。數(shu)位(wei)變(bian)焦(jiao)則(ze)是(shi)相(xiang)機(ji)裏(li)的(de)一(yi)種(zhong)軟(ruan)體(ti)功(gong)能(neng)，即(ji)裁(cai)剪(jian)照(zhao)片(pian)邊(bian)緣(yuan)並(bing)以(yi)電(dian)子(zi)方(fang)式(shi)放(fang)大(da)照(zhao)片(pian)的(de)中(zhong)央(yang)部(bu)分(fen)以(yi)填(tian)滿(man)整(zheng)個(ge)畫(hua)麵(mian)，它(ta)會(hui)使(shi)照(zhao)片(pian)的(de)清(qing)晰(xi)度(du)下(xia)降(jiang)。

孔徑(或光圈，光線透過它進入相機)由鏡頭裏的鎖光圈(irisdiaphragm)控kong製zhi，例li如ru一yi組zu重zhong疊die的de金jin屬shu薄bo片pian形xing成cheng一yi個ge中zhong心xin有you孔kong的de圓yuan環huan
，這zhe個ge孔kong的de孔kong徑jing可ke根gen據ju需xu要yao調tiao大da或huo者zhe調tiao小xiao。快kuai門men用yong來lai控kong製zhi允yun許xu光guang線xian進jin入ru相xiang機ji的de時shi間jian。透tou過guo調tiao節jie快kuai門men速su度du，配pei合he采cai用yong合he適shi的de光guang圈quan大da小xiao，便bian可ke得de到dao良liang好hao曝pu光guang所suo需xu的de合he適shi光guang量liang。
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馬達和馬達驅動器

圖1顯示了DSC裏常見的三種馬達類型。直流致動器(actuator)一般用來驅動快門，它以恒流驅動(CCD)模式控製
，可實現高速的快門作業(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)進行精確的位置控製。

光學變焦可采用直流馬達或步進馬達來實現。對於快速變焦作業，特別是當DSC電dian源yuan打da開kai時shi，采cai用yong直zhi流liu馬ma達da更geng好hao
，因yin為wei它ta的de轉zhuan矩ju大da於yu步bu進jin馬ma達da的de轉zhuan矩ju。但dan另ling一yi方fang麵mian，為wei在zai正zheng常chang作zuo業ye時shi進jin行xing平ping滑hua和he精jing確que的de變bian焦jiao，采cai用yong步bu進jin馬ma達da可ke能neng會hui更geng好hao些xie。對dui於yu單dan光guang圈quan應ying用yong，可ke使shi用yongDC致動器調節光圈
，而當需要精確控製位置時則采用步進馬達。

圖2展示了DSC裏的所有馬達。這些馬達有6個專用通道(CH1至CH6)：CH5驅動用於快門作業的DC致動器
；CH1和CH2驅動用於自動調焦的步進馬達(有兩個線圈)；CH3和CH4(兩個線圈)驅動用於調節光圈的步進馬達

；CH6驅動用於光學變焦的直流馬達，由於直流馬達的轉動慣量，CH6具有直流馬達所需的製動功能。

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)與橫流驅動
，有時也會采用電壓脈寬調變(PWM)從一個固定電源上為不同馬達提供合適電壓。例如，鏡頭筒製造商可能推出工作在3V和3.6V的用於變焦的新型直流馬達與用於調節光圈的直流致動器，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訊號來將4V電壓轉換成3V和3.6V。由於小型DSC馬達的電感值很小
，所以必須將這種PWM訊號的頻率設置在100kHz以上。

                                  
                                                   圖2：在DSC鏡頭中組裝的三種馬達。

以Fairchild的馬達驅動器ICFAN8702為例，它具有6個通道(CH1至CH6，每一個通道驅動一個線圈)，能驅動相機裏的所有馬達。像這種型號的驅動器IC具有4路用於調節輸出電壓及電流的命令輸入，它們分別由接腳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等簡單的控製方法十分受歡迎因為CVD/CCD除了方法簡單
、結構緊湊、具有成本效益外，還具有低噪音特性。

DSC的功耗

DSC可用一節或兩節鋰離子電池供電，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，它一般在閑置模式下消耗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，取決於它的使用頻率與模式。

應用在數位相機等現代可攜電子設備中的馬達數量的成長速度，將繼續超過傳統用在硬碟驅動器裏的音圈馬達(voicecoilmotor)和主軸馬達數量的成長速度。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’硬碟(1英寸，1.5GB)現已經應用在智慧手機裏。

市麵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，包括用於光學變焦與記憶體的馬達，數量將超過6個
，而且全都組裝在一個緊湊的空間內。除了這些馬達，現代可攜電子設備還需要效率高
、整合度高的馬達驅動器
，以滿足它們對功耗
、控製及縮小空間的日益成長的需求。