產(chǎn)品簡述

MS41928M 是一款用于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和監(jiān)控攝像機(jī)的鏡頭

驅(qū)動芯片。

芯片內(nèi)置光圈控制功能；通過電壓驅(qū)動方式以及扭矩紋

波修正技術(shù)，實現(xiàn)了超低噪聲微步驅(qū)動。

MS41928M 集成了輸入輸出 IO 轉(zhuǎn)換接口，可以應(yīng)用于

1.2V 到 3.6V 的不同電壓接口。

主要特點(diǎn)

?電壓驅(qū)動方式，256 微步驅(qū)動電路（兩通道）

?每通道最大電流±0.5A

?內(nèi)置光圈控制電路

?四線串行總線通信控制馬達(dá)

?內(nèi)置用于 LED 驅(qū)動的 Open-drain 雙系統(tǒng)

?1.2V?3.6V 接口兼容

應(yīng)用

?攝像機(jī)

?監(jiān)控攝像機(jī)

產(chǎn)品規(guī)格分類

管腳圖

管腳說明

內(nèi)部框圖

極限參數(shù)

絕對最大額定值

注：應(yīng)用中任何情況下都不允許超過下表中的最大額定值

注： 1. 絕對最大額定值，是指在容損范圍內(nèi)使用的場合。

2. 容損值，是指在Ta = 85°C時封裝單體的值。實際使用時，希望在參考技術(shù)資料和PD– Ta特性圖的基

礎(chǔ)上，依據(jù)電源電壓、負(fù)荷、環(huán)境溫度條件，進(jìn)行不超過容損值的散熱設(shè)計。

3. 容損值，工作環(huán)境溫度，以及存儲溫度的項目以外，所有溫度為 Ta = 25°C。

4. (DVDD + 0.3)電壓不可超過4.0V。

工作電源電壓范圍

端子容許電流電壓范圍

注：1. 應(yīng)用中任何情況下都不允許超過下表中的最大額定值。

2. 額定電壓值，是指對 GND 的各端子的電壓。GND，是指 GNDA,GNDD,MGNDA 以及 MGNDB 的電壓。

另外，GND = GNDA = GNDD = GND5 = MGNDA = MGNDB。

3. 3V 電源，是指 AVDD 以及 DVDD 的電壓。另外，AVDD3 = DVDD。

4. 在下面沒有記述的端子以外，嚴(yán)禁從外界輸入電壓和電流。

5. 關(guān)于電流，“+”表示流向 IC 的電流，“-”表示從 IC 流出的電流。

注： (AVDD3 + 0.3) 電壓不可超過4.0 V；(VIO + 0.3) 電壓不可超過4.0 V。

電氣參數(shù)

VDD5 = MVCCx = 4.8 V, DVDD = AVDD3 = 3.1 V, VIO = 1.8 V。沒有特別規(guī)定，環(huán)境溫度為Ta = 25°C ±2°C。

功能描述

1. 串行接口

注：1. 讀寫模式中，每個周期 CS 默認(rèn)都是從 0 開始的。

2. 寫模式時，必須從 OSCIN 端輸入系統(tǒng)時鐘。

電氣參數(shù)（設(shè)計參考值）

VDD5 = MVCCx = 4.8V, DVDD = AVDD3 = 3.3V, VIO=1.8V。沒有特別規(guī)定，環(huán)境溫度為 Ta = 25°C ±2°C。

1. 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換在 CS 的上升沿開始，在 CS 的下降沿停止。

2. 一次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)流單位是 24 位。

3. 地址和數(shù)據(jù)從 SIN 引腳輸入時，同時鐘信號 SCK 保持一致在CS = 1的條件下。

4. 數(shù)據(jù)在SCK信號的上升沿被打入IC。

同時，數(shù)據(jù)輸出時，在 SOUT 引腳讀出（數(shù)據(jù)在SCK的上升沿輸出）

5. SOUT 輸出 高阻態(tài)在CS = 0時，并且在CS = 1，輸出“0”除非有數(shù)據(jù)讀出。

6. 整個串行接口的控制在CS = 0時復(fù)位。

所有寄存器位數(shù)據(jù)在RSTB = 0時被初始化。

原則上來說，用于細(xì)分步進(jìn)的寄存器的建立應(yīng)該在起始點(diǎn)延時的這段時間段執(zhí)行完（參考17頁圖）。

在起始點(diǎn)延時這段時間外寫入的數(shù)據(jù)也能被存入寄存器。然而，如果寫操作在刷新時間后執(zhí)行的話，

寫入的寄存器不會在計劃的時刻有效。舉例說明：如果在起始點(diǎn)激勵延時后更新的數(shù)據(jù)1~4如下圖一樣

被寫入，數(shù)據(jù)1和2在a時刻立即被更新，，數(shù)據(jù)3和4在b時刻被更新。即使數(shù)據(jù)是連續(xù)寫入的，更新的

時間間隔了1個VD的周期。

由于上述的原因，為了數(shù)據(jù)及時更新，寄存器數(shù)據(jù)的建立需要在起始點(diǎn)延時的這段時間段執(zhí)行完。

2. VD信號內(nèi)部處理

這個系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的反射時間和旋轉(zhuǎn)時間分別基于VD_IS和VD_FZ的上升沿。VD_IS和VD_FZ的

極性能通過下面的寄存器設(shè)置。

寄存器細(xì)節(jié)描述

MODESEL_FZ(VD_FZ 極性選擇)

MODESEL_IRIS(VD_IS 極性選擇)

MODESEL_FZ 和 MODESEL_IRIS 分別設(shè)置輸入 IC 內(nèi)部的 VD_FZ 和 VD_IS 的極性。

當(dāng)設(shè)置為“0”，極性基于 VD_xx 的上升沿。

當(dāng)設(shè)置為“1”，極性基于 VD_xx 的下降沿。

MODESEL_xx 選擇輸入 VD_xx 的極性。因此，基于 MODESEL_xx 的選擇時刻，產(chǎn)生如下圖所示的邊沿和

VD_xx 的邊沿?zé)o關(guān)。

3. 光圈控制

3.1 特性

PWM 波驅(qū)動→低功耗

通過寄存器可以設(shè)置每個濾波器→低噪聲

增益放大器周圍內(nèi)置無源部件→對外置部分減幅

內(nèi)置 8 比特 DAC 用來調(diào)整霍爾補(bǔ)償

內(nèi)置電流 DAC 用來調(diào)整霍爾偏置電流

3.2 寄存器細(xì)節(jié)描述

系統(tǒng)的極點(diǎn)位置主要影響系統(tǒng)幅度特性峰值的位置，系統(tǒng)的零點(diǎn)位置主要影響系統(tǒng)的幅度特性谷

值位置及下凹程度。積分器作用的強(qiáng)弱由零點(diǎn)位置決定，微分器作用的強(qiáng)弱由零極點(diǎn)位置共同作用。

零點(diǎn)位置越小，積分作用越強(qiáng)，積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，積分作用強(qiáng)時，系統(tǒng)會不穩(wěn)定，但能

消除穩(wěn)態(tài)誤差。微分作用由零極點(diǎn)共同作用，可以改善動態(tài)特性，微分作用偏大，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)

時間較短，微分作用偏小時，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時間較長，只有設(shè)置參數(shù)合理時，才能使超調(diào)量較

小，減短調(diào)節(jié)時間。增益加大，使系統(tǒng)動作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減少。增益偏大，振蕩次數(shù)加

多，超調(diào)時間加長，增益太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。增益太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。

一般情況下，對參數(shù)的選擇通常采用實驗湊試法，整體步驟為“先比例，再積分，最后微分”。

(1)整定增益控制：將增益控制作用由小變到大，觀察各次響應(yīng)，直到得到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)曲

線。(2)整定積分環(huán)節(jié)：將步驟(1)中選擇的比例系數(shù)減小到原來的50~80%，再調(diào)節(jié)零點(diǎn)使積分作用由小

到大，反復(fù)試湊得到較滿意的響應(yīng)，確定比例和積分的相關(guān)參數(shù)。(3)若經(jīng)過上訴兩個步驟，動態(tài)過程

不能令人滿意，則將極點(diǎn)設(shè)置由小到大，同時相應(yīng)相應(yīng)地改變比例和零點(diǎn)，反復(fù)試湊得到滿意的控制

效果和相關(guān)參數(shù)。

注：PID工作時不能有脈沖2。

START2[9:0]設(shè)置脈沖2的開始時間。從視頻場同步信號 (VD_IS) 的上升沿開始計算，直到達(dá)到了設(shè)

置時間結(jié)束。

WIDTH2[5:0]設(shè)置脈沖2的脈寬。這個設(shè)置在開始時間計數(shù)結(jié)束后開始執(zhí)行，出現(xiàn)上升沿。經(jīng)過了

計數(shù)值個VD_IS的上升沿個數(shù)后，在VD_IS的下降沿結(jié)束。

P2EN控制脈沖2的輸出。

START2[9:0],WIDTH2[5:0]和P2EN中的任一一個寄存器為“0”時，脈沖不輸出。同時，計數(shù)時，

START2和WIDTH2不更新。

光圈模塊輸出驅(qū)動信號的占空比能被直接控制。DUTY_TEST必須為“1”才能使算法使能。

TGT_IN_TEST[9]設(shè)置光圈輸出模塊的轉(zhuǎn)動方向。TGT_IN_TEST[8:0]設(shè)置光圈輸出模塊的驅(qū)動占空比。

計算占空比的方法

驅(qū)動信號占空比與 PWM_IRIS[2:0] 的設(shè)置值有關(guān)。

a 的計算方法是 a = {TGT_IN_TEST[8:1], 2’b00, TGT_IN_TEST[0]} (11位2進(jìn)制數(shù))

b 如上面的表格所示和PWM_IRIS[2:0]有關(guān)

占空比由計算a/b得到。如果a/b>1,占空比是100%。

舉例說明：當(dāng)TGT_IN_TEST[8:0] = 80h,PWM_IRIS[2:0] = 2,

a = {40h, 2’b00, 1’b0} = 200h

a/b = 200h / 862 =0.59

舉例說明：

設(shè)置AVE_SPEED[4:0]使得數(shù)據(jù)更新的速度和VD信號的周期基本相同。

如果VD = 60Hz，那么在8步調(diào)節(jié)的情況下，每一步的時間即 1 / (60Hz) / 8 = 2.08ms

參考表格，每一步的時間根據(jù)AVE_SPEED[4:0]的值可設(shè)置為2.12ms，所以光圈每隔17.0ms改變一次。

3.3 光圈控制霍爾傳感器

模塊框圖

測試開環(huán)頻率響應(yīng)的方法

FRA:頻率響應(yīng)分析儀

1）設(shè)置 ASWMODE[1:0] = 2

2）連接OP3OUT和ADTESTIN之間連接FRA

3）設(shè)置PID參數(shù)

4）測試開環(huán)頻率響應(yīng)

IRSAD[9:0]是個只讀寄存器用來接收光圈ADC的輸出。

只能在VD_IS為低電平時使用這個寄存器。

（IC在VD_IS = “H”時更新數(shù)據(jù)，如果在VD_IS = “H”時使用，讀取的數(shù)據(jù)不正確。）

4. 步進(jìn)電機(jī)細(xì)分步進(jìn)驅(qū)動

4.1 模塊框圖

這個模塊是一個用于聚焦和放大的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。下面的一些設(shè)置可以用來執(zhí)行一系列的控制。

（下面是對 α 電機(jī)：驅(qū)動器 A/B 的描述。β 電機(jī)：驅(qū)動器 C/D 和 α 電機(jī)執(zhí)行一樣的算法。）

主要的設(shè)置參數(shù)：

相位矯正：驅(qū)動器 A 和驅(qū)動器 B 的相位差目標(biāo)在 90°；可以做-22.5° ? +21.8°的相位修正——> PHMODAB[5:0]

幅度設(shè)置：能獨(dú)立設(shè)置驅(qū)動器 A/B 的負(fù)載驅(qū)動電流——> PPWA[7:0],PPWB[7:0]

PWM 頻率：驅(qū)動器輸出的 PWM 波頻率設(shè)置——> PWMMODE[4:0],PWMRES[1:0]

微步進(jìn)分頻數(shù)：微步數(shù)能設(shè)置成 64,128 和 256 微步進(jìn)模式——> PWMMODE[4:0],PWMRES[1:0]

步進(jìn)周期：電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置。

電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度與正弦波的的微步進(jìn)模式無關(guān)——> INTCTAB[15:0]

4.2 相關(guān)設(shè)置的建立時刻

建立時刻和相關(guān)時間如下所示。

地址 27h 到 2Ah 的設(shè)置同 22h 到 25h 的設(shè)置相同，所以 27h 到 2Ah 的描述就省略了。如果相關(guān)寄

存器被刷新，則每一個 VD 周期來到時會實現(xiàn)一次設(shè)置的加載刷新。當(dāng)同樣的設(shè)置被執(zhí)行時超過 2 個

VD 脈沖時，沒有必要在每個 VD 脈沖都寫入寄存器數(shù)據(jù)。

DT1[7:0]（起始點(diǎn)延時，地址 20h）

更新數(shù)據(jù)時間設(shè)置。在系統(tǒng)硬件復(fù)位后（39 引腳 RSTB：低→高），開始激勵和驅(qū)動電機(jī)前(DT1

結(jié)束)這段時間內(nèi)，必須設(shè)置此項。
由于這個設(shè)置在每次 VD 脈沖來到時更新，沒有必要一定在起始點(diǎn)延遲時內(nèi)寫入。

PWMMODE[4:0],PWMRES[1:0]（微步進(jìn)輸出 PWM 波頻率，地址 20h）

設(shè)置微步進(jìn)輸出 PWM 波頻率。需要在開始激勵和驅(qū)動電機(jī)前設(shè)置執(zhí)行（DT1 結(jié)束）

DT2A[7:0]（起始點(diǎn)激勵延時，地址 22h）

更新數(shù)據(jù)時間設(shè)置。復(fù)位后（39 引腳 RSTB：低→高），需要在開始激勵和驅(qū)動電機(jī)前被設(shè)置執(zhí)行

（DT1 結(jié)束）。

PHMODAB[5:0]（相位矯正，地址 22h）

通過矯正線圈 A 和 B 的相位差，驅(qū)動器產(chǎn)生的噪聲會減少。合適的相位矯正必須依據(jù)于電機(jī)的旋

轉(zhuǎn)方向和速度，此設(shè)置需要隨著旋轉(zhuǎn)方向（CCWCWAB）或者旋轉(zhuǎn)速度（INTCTABA）的變化而改變。

PPWA[7:0],PPWB[7:0]（峰值脈沖寬度，地址 23h）

設(shè)置 PWM 最大占空比。設(shè)置需要在開始激勵和驅(qū)動電機(jī)前被設(shè)置執(zhí)行（DT1 結(jié)束）

PSUMAB[7:0]（步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)數(shù)，地址 24h）

1 個 VD 的時間間隔內(nèi)的電機(jī)的轉(zhuǎn)動次數(shù)設(shè)置。

每次 VD 脈沖輸入時，電機(jī)轉(zhuǎn)動所設(shè)置的次數(shù)。因此，設(shè)置次數(shù)為“0”是可以停止電機(jī)的轉(zhuǎn)動。

當(dāng)設(shè)置的轉(zhuǎn)動次數(shù)總額超過了 1 個 VD 脈沖的時間，超出部分會被取消。

CCWCWAB（轉(zhuǎn)動方向，地址 24h）

電機(jī)轉(zhuǎn)動方向設(shè)置。只要在選擇轉(zhuǎn)動方向前設(shè)置即可。

BRAKEAB（電機(jī)剎車設(shè)置，地址 24h）

剎車時設(shè)置電流為 0. 由于執(zhí)行此設(shè)置時,很難得到電機(jī)的最終位置，所以此設(shè)置一般用于立即停止

電機(jī)。

ENDISAB（電機(jī)工作 Enable/Disable，地址 24h）

設(shè)置電機(jī)工作使能。當(dāng)設(shè)置為不使能時，電機(jī)引腳輸出高阻態(tài)，電機(jī)正在轉(zhuǎn)動時不要設(shè)置成

disable。

LEDA（LED 設(shè)置，地址 24h）

LED 開/關(guān)設(shè)置。在 CS 的下降沿被設(shè)置。可以認(rèn)為和電機(jī)驅(qū)動無關(guān)，能實現(xiàn)開/關(guān)的獨(dú)立設(shè)置。

MICROAB[1:0]（正弦波分頻數(shù)，地址 24h）

設(shè)置正弦波的分頻數(shù)。這個設(shè)置不改變轉(zhuǎn)動次數(shù)和轉(zhuǎn)動速度。

只有當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)不到要求時才需要設(shè)置此項。復(fù)位后（39 引腳 RSTB：低→高）,設(shè)置有效。

INTCTAB[15:0]（脈沖周期，地址 25h）

脈沖周期設(shè)置。轉(zhuǎn)動速度決定于這個設(shè)置。

4.3 步進(jìn)電機(jī)微步驅(qū)動時，如何調(diào)整寄存器值

為了控制鏡頭，需要在每個 VD 都要求設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)動次數(shù)和轉(zhuǎn)動速度。相關(guān)設(shè)置的轉(zhuǎn)動次數(shù)和速

度的寄存器為：

INTCTxx[15:0]:設(shè)置每一步的時間（相應(yīng)的，即轉(zhuǎn)動速度）

PSUMxx[7:0]：每個 VD 時段內(nèi)轉(zhuǎn)動總步數(shù)

當(dāng)在連續(xù)的 VD 時段內(nèi)持續(xù)驅(qū)動電機(jī)，需要設(shè)置持續(xù)轉(zhuǎn)動時間以適應(yīng) VD 周期.

以下是電機(jī)轉(zhuǎn)動時計算 INTCTxx[15:0]和 PSUMxx[7:0]的方法

1） 計算 INTCTxx[15:0](決定電機(jī)轉(zhuǎn)動速度)

INTCTxx[15:0] × 768 = OSCIN 頻率 / 轉(zhuǎn)動頻率

2） 由 INCTxx[15:0]計算 PSUMxx[7:0]。不能單單看 PSUMxx[7:0]的值。

下面的等式成立時，持續(xù)轉(zhuǎn)動時間和 VD 時間相同，電機(jī)實現(xiàn)均勻轉(zhuǎn)動

INTCTxx[15:0] × PSUMxx[7:0] × 24 = OSCIN 頻率 / VD 頻率

3) PSUMxx[7:0]設(shè)置完成后，由上式重新計算 INTCTxx[15:0]

舉例說明，OSCIN 頻率 = 27 MHz，VD 頻率 = 60Hz

計算 PSUMxx[7:0]和 INTCTxx[15:0]使電機(jī)在 800pps（1-2 相位）轉(zhuǎn)動次

800pps = 100Hz,所以

INTCTxx[15:0] = 27MHz / (100Hz × 768) =352

相應(yīng)的

PSUMxx[7:0] = 1/(60Hz)× 27MHz/ (352 × 24) = 53

重新計算 INTCTxx[15:0]得：

INTCTxx[15:0] = 1/(60Hz)× 27MHz/ (53 × 24) = 354

可以通過查看第 45 頁和第 47 頁來查看更多細(xì)節(jié)。

如果上述 2）中等式左邊比右側(cè)小，轉(zhuǎn)動時間比 VD 時段小會引起不連續(xù)的轉(zhuǎn)動。反之，超過 VD

時段的轉(zhuǎn)動會被取消。

PWMMODE[4:0]通過設(shè)置系統(tǒng)時鐘 OSCIN 的分頻數(shù)來設(shè)置微型步進(jìn)輸出 PWM 的頻率。

PWMMODE[4:0]能在 1?31 的范圍內(nèi)設(shè)置，PWM 波的頻率在 PWMMODE = 0 和 PWMMODE = 1 時候

的取值是一樣的。

PWMRES[1:0]設(shè)置由 PWMMODE[4:0]決定的頻率的分頻數(shù)。

PWM 頻率由下面的式子進(jìn)行計算：

PWM 頻率 = OSCIN 頻率 / ((PWMMODE × 2 3 ) × 2 PWMRES)

OSCIN = 27MHz 時，PWM 的頻率如下表

當(dāng) INTCTAB[15:0]=0，只要 pwm 最大占空比不為 0，電機(jī)就保持在釋放時狀態(tài)。

舉例說明：

當(dāng) INTCTAB[15:0]=400 時，64 細(xì)分下每步周期

12×400/27MHz=0.178ms

因此，每個正旋波周期為 11.4ms(87.9Hz)；同樣計算，128 細(xì)分與 256 細(xì)分下也為 11.4ms。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動（64 細(xì)分微步進(jìn)電流曲線）

典型應(yīng)用電路圖

注：VIO 給數(shù)字輸入腳供電，輸入邏輯電壓不要超過 VIO。

MS41928M 芯片內(nèi)部有內(nèi)置 OSC 時鐘。只有當(dāng)芯片上電時，OSCIN 腳不接入外部時鐘信號懸空

時，芯片會切入使用內(nèi)置時鐘。注意：接入外部時鐘信號后，在芯片工作過程中斷開外部時鐘，不會

自動切入到內(nèi)置時鐘，則此時芯片是無時鐘狀態(tài)，芯片不能正常工作。

由于內(nèi)部時鐘精度不高，并且會受環(huán)境溫度影響，所以對于需要有一定精度要求的應(yīng)用，不建議

使用內(nèi)置時鐘，推薦使用外部時鐘。

如果芯片的控制方式是使用 PLS1/PLS2，引出電機(jī)轉(zhuǎn)動時的 H 橋輸出狀態(tài)信號（FZTEST[4:0]設(shè)置值

為 7），通過檢測 PLS1/PLS2 的電機(jī)轉(zhuǎn)動時的 H 橋輸出狀態(tài)信號的下降沿，來判斷電機(jī)轉(zhuǎn)動完成，然后

發(fā)出 VDFZ 信號使轉(zhuǎn)動電機(jī)再次轉(zhuǎn)動。采用這種方式控制芯片驅(qū)動電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動的應(yīng)用下，轉(zhuǎn)速不高

并且能接受內(nèi)置時鐘精度帶來的轉(zhuǎn)速偏差時，可以使用內(nèi)置時鐘。這樣的控制方式的優(yōu)點(diǎn)是能保證不

會因為時鐘的精度問題而導(dǎo)致出現(xiàn)失步的情況，缺點(diǎn)是由于存在 DT1 和 DT2 延遲時間，導(dǎo)致兩次在

VDFZ 信號之間，必定會存在 DT1+DT2 延時時間的電機(jī)停止?fàn)顟B(tài)。即使 DT1 和 DT2 都設(shè)置最小值 1

時，也會存在幾百 μs 電機(jī)停止時間。如果轉(zhuǎn)速較高時，這幾百 μs 的停止時間就會造成電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動

有明顯“停頓感”，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動效果變差。

封裝外形圖

QFN44 (0606X0.75-0.4)

——愛研究芯片的小王

審核編輯 黃宇