如今智能手機(jī)已成生活剛需，用戶影像需求持續(xù)升級(jí)，大底傳感器、高速 AF、OIS 等配置不斷普及，大幅提升拍攝體驗(yàn)。但影像控制系統(tǒng)愈發(fā)復(fù)雜，高功耗問題愈發(fā)突出。高功耗不僅加劇耗電、引發(fā)電量焦慮，拍攝高清照片與 4K 視頻時(shí)還易造成機(jī)身發(fā)熱，既影響握持手感，還會(huì)觸發(fā)過熱降頻、中斷拍攝，破壞創(chuàng)作體驗(yàn)。

同時(shí)手機(jī)輕薄化設(shè)計(jì)趨勢下，高功耗加大散熱難度與成本，尤其超薄鏡頭發(fā)熱更明顯。因此，優(yōu)化影像驅(qū)動(dòng)、降低功耗，既是保障續(xù)航的基礎(chǔ)，更是釋放高端影像性能的關(guān)鍵，艾為針對這類問題提供了新方案。

一、VCM控制系統(tǒng)功耗之殤

從馬達(dá)結(jié)構(gòu)，結(jié)合控制方案差異來看，大致可以分為兩類：彈片類馬達(dá)和滾珠類（包含導(dǎo)桿式）馬達(dá)；兩種馬達(dá)有各自不同的功耗之殤：

1、彈片類馬達(dá)的“維持電流”損耗：

彈片類VCM依靠電磁力與彈片彈力的平衡實(shí)現(xiàn)鏡頭位置控制。當(dāng)鏡頭到達(dá)目標(biāo)位置并需要“保持”時(shí)，系統(tǒng)必須持續(xù)提供“維持電流”以抵消彈片的回彈力。在恒流驅(qū)動(dòng)模式下（市面主流的驅(qū)動(dòng)方案），傳統(tǒng)方案恒流源驅(qū)動(dòng)電路工作在固定的外供電壓下，此時(shí)，即使負(fù)載電流I（即維持電流）不大，驅(qū)動(dòng)電路本身也會(huì)因?yàn)楹懔?a href="http://m.makelele.cn/soft/data/4-10/" target="_blank">控制電路上的壓降而產(chǎn)生無謂的功率耗散,這種損耗在長時(shí)間保持狀態(tài)下累積顯著。

圖1 絕對無效功耗P vs 維持電流I

可知：恒流驅(qū)動(dòng)在恒壓電路下，必然出現(xiàn)無謂的功耗損失，且功耗損失和維持電流呈倒扣二次曲線關(guān)系。

2、滾珠類馬達(dá)的“靜摩擦”挑戰(zhàn)：

滾珠類利用滾珠或軸承結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鏡頭的懸浮支撐。此類馬達(dá)在靜止?fàn)顟B(tài)下存在“靜摩擦力”。在實(shí)際的運(yùn)動(dòng)控制中，為了克服靜摩擦并啟動(dòng)鏡頭移動(dòng)，系統(tǒng)需要瞬間提供較大的電流脈沖。然而，在鏡頭到達(dá)目標(biāo)位置并進(jìn)入“保持”狀態(tài)后，理論上不需要電流維持位置（靠摩擦力或其他機(jī)械力自鎖）。但傳統(tǒng)控制系統(tǒng)往往無法精細(xì)區(qū)分“啟動(dòng)”和“保持”狀態(tài)，或者為了維持環(huán)路穩(wěn)定性，即使在保持狀態(tài)下也可能維持一個(gè)并非絕對必要的電流水平，以隨時(shí)準(zhǔn)備克服靜摩擦力。這部分看似不大但持續(xù)存在的“保持電流”同樣會(huì)在驅(qū)動(dòng)電路上產(chǎn)生損耗。

二、VCM場景Awinic低功耗解決方案

艾為電子深耕手機(jī)核心器件領(lǐng)域，深刻洞察上述行業(yè)痛點(diǎn)，并通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，在VCM驅(qū)動(dòng)效率提升方面取得了顯著突破。我們的方案正是針對這些根源性問題展開：

1、動(dòng)態(tài)調(diào)壓方案賦能：按需供電，精準(zhǔn)節(jié)能

針對維持電流，尤其是彈片類馬達(dá)恒流控制電路產(chǎn)生的損耗，艾為首創(chuàng)動(dòng)態(tài)調(diào)壓方案：恒流動(dòng)態(tài)調(diào)壓技術(shù)（SmartDynaVolt）。

該方案通過集成在驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部或與外部AP/MCU協(xié)同的預(yù)測算法，實(shí)時(shí)感知VCM所需的實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流。結(jié)合高效的調(diào)壓芯片（如BUCKBOOST），動(dòng)態(tài)調(diào)整供給VCM驅(qū)動(dòng)電路的電壓，實(shí)現(xiàn)“按需供電”。當(dāng)負(fù)載電流降低時(shí)（如維持狀態(tài)），系統(tǒng)自動(dòng)降低供電電壓，從而顯著減小驅(qū)動(dòng)電路上的壓降損耗：

圖2 恒流驅(qū)動(dòng)電路原理

實(shí)測收益：

在保證OIS性能（如SR值）不受影響的前提下，該技術(shù)可為OIS子系統(tǒng)不同場景節(jié)省30%~50%的功耗，在維持穩(wěn)定性的同時(shí)大幅降低能耗。特別適用于需要持續(xù)維持電流的彈片類AF/OIS控制系統(tǒng)。

Awinic支持動(dòng)態(tài)調(diào)壓的VCM芯片有：

AW86033ACSR：

第二代高精度分離式OIS控制芯片，1.8V~3.6V動(dòng)態(tài)調(diào)壓范圍，集成Awinic 2rd閉環(huán)控制算法。

AW86066CSR、AW86068CSR：

第二代高精度2~3軸集成式OIS控制芯片，1.5V~3.6V動(dòng)態(tài)調(diào)壓范圍，支持Awinic最新算法和客戶算法二次開發(fā)集成。

AW86008CSR：

高精度4軸集成式OIS控制芯片，1.8V~3.6V動(dòng)態(tài)調(diào)壓范圍，支持Awinic最新算法和客戶算法二次開發(fā)集成。

AW86022CSR：

第二代高精度閉環(huán)控制芯片，1.7V~3.6V動(dòng)態(tài)調(diào)壓范圍，集成Awinic 2rd閉環(huán)控制算法。

AW86026CSR：

第二代高精度長行程閉環(huán)控制芯片，1.7V~3.6V動(dòng)態(tài)調(diào)壓范圍，集成Awinic 2rd+閉環(huán)控制算法。

AW86026HCSR：

第二代高精度長行程大電流閉環(huán)控制芯片，1.7V~5.25V動(dòng)態(tài)調(diào)壓范圍，支持300mA電流擋位，集成Awinic 2rd+閉環(huán)控制算法。

圖3OIS動(dòng)態(tài)調(diào)壓系統(tǒng)框架

為匹配Awinic動(dòng)調(diào)壓方案，我司針對性推出了專用的動(dòng)態(tài)調(diào)壓DCDC芯片——AWP37702CSR：

輸入電壓范圍：2.2V ~ 5.5V

輸出電壓范圍：1.4V ~ 4.575V

支持動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)控制(斜率:2V/ms, 5V/ms, 10V/ms, 20V/ms

自動(dòng)選擇PFM模式和強(qiáng)制PWM模式

不同工況最大連續(xù)輸出電流：800mA~1.5A

封裝：WLCSP 1.3mmX1.3mm-9B

圖4 AWP37702CSR典型應(yīng)用原理圖

智能算法加持：場景優(yōu)化，深度休眠

(尤其針對滾珠類馬達(dá)的保持狀態(tài))

特定場景痛點(diǎn)：

在類滾珠馬達(dá)應(yīng)用場景，由于維持一個(gè)保持電流抵抗不必要的靜摩擦力產(chǎn)生的功耗損失，艾為開發(fā)了SmartHolding智能算法。該算法通過創(chuàng)新的算法控制環(huán)路機(jī)制，顯著降低不必要的用于抵抗靜摩擦力的驅(qū)動(dòng)電流，進(jìn)而顯著降低功耗。

實(shí)測收益：

測試數(shù)據(jù)顯示，采用SmartHolding算法后，滾珠類馬達(dá)的Holding狀態(tài)電流可從大幅度，實(shí)現(xiàn)了近乎“深度休眠”的超低功耗狀態(tài)。這直接解決了滾珠類馬達(dá)因靜摩擦擔(dān)憂而產(chǎn)生的保持電流浪費(fèi)問題。

表1 SmartHolding算法實(shí)測效果

前述支持動(dòng)態(tài)調(diào)壓的VCM控制

和SmartHolding算法的芯片有：

AW86066CSR、AW86068CSR、AW86008CSR、AW86022CSR、

AW86026CSR、AW86026HCSR等。

三、VCM場景Awinic低功耗解決方案長期探索

長遠(yuǎn)看，Awinic會(huì)持續(xù)在VCM低功耗控制技術(shù)上探索更優(yōu)的解決方案：優(yōu)化馬達(dá)控制性能的同時(shí)，極致降低功耗代價(jià)。除本文描述的動(dòng)態(tài)調(diào)壓和智能算法外，Awinic將在PWM控制和先進(jìn)制程降低基底電流方向上持續(xù)投入并產(chǎn)品化，為行業(yè)提供更多的低功耗VCM控制解決方案。