A Design of Piezo Driver IC for Auto Focus Camera System

디지털카메라의 자동초점제어를 위한 피에조 구동회로의 설계

  • Lee, Jun-Sung (Department of Computer Engineering and Electronics, Induk University)
  • 이준성 (인덕대학 컴퓨터전자과)
  • Received : 2010.09.05
  • Accepted : 2010.09.30
  • Published : 2010.09.30

Abstract

This paper describes a auto focus piezo actuator driver IC for portable digital camera. The 80[V] DC voltage is generated by a DC-DC converter and supplied to power of piezo moving control circuit. The voltage of piezo actuator needs range -20[V] to 80[V] proportional to 1[Vp-p] input control voltages. The dimensions and number of external parts are minimized in order to get a smaller hardware size. IIC(Inter-IC) interface logic is designed for data interface and it makes debugging easy, test for mass productions. The power consumption is around 40[mW] with supply voltage of 3.6[V]. This device has been fabricated in a 0.6[um] double poly, triple metal 100[V] BCD MOS process and whole chip size is 1600*1500 [$um^2$].

피에조소자를 구동하여 자동카메라의 초점을 자동으로 제어하는 시스템에서 피에조를 구동하는 집적회로를 설계하였다. 가공된 피에조에 변위를 만들기 위해서는 고전압 DC가 필요하다. 휴대형기기에서 사용하는 3[V]~4.2[V]정도의 낮은 전원전압을 약 80[V]로 승압하여 피에조 구동전압으로 제공하는 한편 입력되는 1[Vp-p]의 제어신호를 -20[V]에서 +80[V]까지 조절되도록 설계하였다. 또한 IC 외부에 적용되는 소자가 최소가 되도록 하여 시스템의 전체 크기를 줄일 수 있도록 하였다. 제어용 프로세서로 IIC(Inter-IC) 인터페이스를 적용하기 위하여 구동회로 내부에 IIC 인터페이스 디지털 로직을 내장하였는데, 이는 제품의 검증, 양산시 양품판정을 쉽게 해주는 장점이 있다. 제작공정은 AMIS 사의 I2T100 2P_3M 공정을 사용하였는데 0.6[um], 100[V]급 BCD공정이며, 6INCH 웨이퍼를 사용하였다. 전원전압 3.6[V], 소비전력은 약 40[mW]정도이다. 칩 사이즈는 1600*1500 [$um^2$]이며, 칩을 소형패키지에 내장하여 조립하였기 때문에 휴대형기기에 적용이 편리하게 되어있다.

Keywords

References

  1. 김갑용, 김영길, "이동단말기 카메라 자동초점 조절 방식에 관한 연구," 한국해양정보통신학회 추계종합학술대회, 제 9권, 제2호, pp. 1003-1006, 2005.
  2. 한찬호, 김태규, 권성근, "VCM을 이용한 휴대폰카메라에서의 렌즈 위치 오차 보상 고속 자동 초점 조절 알고리즘," 멀티미디어학회 논문지, 제 9권, 제 5호, pp. 585-1594, 2006.
  3. 이승진, 안비오, 김현우, "백만화소급 카메라폰의 자동초점 시스템, " 대한전기학회 하계학술대회 논문집, pp. 3078-3080, 2005.
  4. Hyung-Kun Lee, et al, "Electroactive Polymer Actuator for Lens-Driver Unit in Auto-Focus Compact Camera Module," ETRI Journal, Vol. 31, No 6, pp. 695-702, Dec, 2009. https://doi.org/10.4218/etrij.09.1209.0023
  5. Chung Myung-Jin, Son Sung-Yong, " Development of Compact Auto Focus Actuator for Camera Phone by Applying New Electromignetic Configuration, Journal of Mechnical Science and Technology (KSME int. J), Vol. 20, No. 12, pp. 2087-2093, 2006.
  6. 윤용진, 권오덕, 강성화, 임기조, "휴대폰 카메라모듈용 초음파모터의 제작 및 특성분석, " 대한전기학회 하계학술대회 논문집, pp. 1853-1855, 2005.
  7. 이준규, 박경우, 강현오, 김재건, 김학린, 공성호, "일렉트로웨팅구동형 MEMS기반 액체렌즈, " 대한전기학회 하계학술대회 논문집, pp. 1537-1538, 2009.
  8. 박재웅, "압전 motor의 구동회로에 관한 연구, " 대전산업대학교 논문집, 제 10권, 2집, pp. 115-128, 1993.
  9. 천동필, 임종석, 안상윤, 김현수, 신승진, 유원준, "디젤 커먼레일 연료 시스템에서 피에조 인젝터 구동회로," 한국자동차공학회 추계학술대회논문집, pp. 391-396, 2003.
  10. B. L. Jiao and J. D. Zhang, "Torsional Modes in Piezo Helical Spring," IEEE Transactions on Ultrasonic , Ferroelectronics, and Frequency Control, Vol. 46, No. 1, pp. 147-151, Jan, 1999. https://doi.org/10.1109/58.741525
  11. 구용서, 이강윤, 하재환, 양일석", CCD 이미지 센서용 Power Management IC설계, 전기전자학회 논문지, Vol. 13, No. 4, pp.63-68, 2009.
  12. Allen. Phillip. E, Holberg. D.R, "CMOS Analog Circuit Design, 2/E", Oxford University Press, 2002.