產品簡述

MS41928M 是一款用于網絡攝像機和監控攝像機的鏡頭

驅動芯片。

芯片內置光圈控制功能；通過電壓驅動方式以及扭矩紋

波修正技術，實現了超低噪聲微步驅動。

MS41928M 集成了輸入輸出 IO 轉換接口，可以應用于

1.2V 到 3.6V 的不同電壓接口。

主要特點

?電壓驅動方式，256 微步驅動電路（兩通道）

?每通道最大電流±0.5A

?內置光圈控制電路

?四線串行總線通信控制馬達

?內置用于 LED 驅動的 Open-drain 雙系統

?1.2V?3.6V 接口兼容

應用

?攝像機

?監控攝像機

產品規格分類

管腳圖

管腳說明

內部框圖

極限參數

絕對最大額定值

注：應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，希望在參考技術資料和PD– Ta特性圖的基

礎上，依據電源電壓、負荷、環境溫度條件，進行不超過容損值的散熱設計。

3. 容損值，工作環境溫度，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，嚴禁從外界輸入電壓和電流。

5. 關于電流，“+”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

VDD5 = MVCCx = 4.8 V, DVDD = AVDD3 = 3.1 V, VIO = 1.8 V。沒有特別規定，環境溫度為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 默認都是從 0 開始的。

2. 寫模式時，必須從 OSCIN 端輸入系統時鐘。

電氣參數（設計參考值）

VDD5 = MVCCx = 4.8V, DVDD = AVDD3 = 3.3V, VIO=1.8V。沒有特別規定，環境溫度為 Ta = 25°C ±2°C。

1. 數據轉換在 CS 的上升沿開始，在 CS 的下降沿停止。

2. 一次轉換的數據流單位是 24 位。

3. 地址和數據從 SIN 引腳輸入時，同時鐘信號 SCK 保持一致在CS = 1的條件下。

4. 數據在SCK信號的上升沿被打入IC。

同時，數據輸出時，在 SOUT 引腳讀出（數據在SCK的上升沿輸出）

5. SOUT 輸出 高阻態在CS = 0時，并且在CS = 1，輸出“0”除非有數據讀出。

6. 整個串行接口的控制在CS = 0時復位。

所有寄存器位數據在RSTB = 0時被初始化。

原則上來說，用于細分步進的寄存器的建立應該在起始點延時的這段時間段執行完（參考17頁圖）。

在起始點延時這段時間外寫入的數據也能被存入寄存器。然而，如果寫操作在刷新時間后執行的話，

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

被寫入，數據1和2在a時刻立即被更新，，數據3和4在b時刻被更新。即使數據是連續寫入的，更新的

時間間隔了1個VD的周期。

由于上述的原因，為了數據及時更新，寄存器數據的建立需要在起始點延時的這段時間段執行完。

2. VD信號內部處理

這個系統中，步進電機的反射時間和旋轉時間分別基于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置。

寄存器細節描述

MODESEL_FZ(VD_FZ 極性選擇)

MODESEL_IRIS(VD_IS 極性選擇)

MODESEL_FZ 和 MODESEL_IRIS 分別設置輸入 IC 內部的 VD_FZ 和 VD_IS 的極性。

當設置為“0”，極性基于 VD_xx 的上升沿。

當設置為“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，產生如下圖所示的邊沿和

VD_xx 的邊沿無關。

3. 光圈控制

3.1 特性

PWM 波驅動→低功耗

通過寄存器可以設置每個濾波器→低噪聲

增益放大器周圍內置無源部件→對外置部分減幅

內置 8 比特 DAC 用來調整霍爾補償

內置電流 DAC 用來調整霍爾偏置電流

3.2 寄存器細節描述

系統的極點位置主要影響系統幅度特性峰值的位置，系統的零點位置主要影響系統的幅度特性谷

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

零點位置越小，積分作用越強，積分作用使系統的穩定性下降，積分作用強時，系統會不穩定，但能

消除穩態誤差。微分作用由零極點共同作用，可以改善動態特性，微分作用偏大，超調量較大，調節

時間較短，微分作用偏小時，超調量也較大，調節時間較長，只有設置參數合理時，才能使超調量較

小，減短調節時間。增益加大，使系統動作靈敏，速度加快，穩態誤差減少。增益偏大，振蕩次數加

多，超調時間加長，增益太大時，系統會趨于不穩定。增益太小，又會使系統的動作緩慢。

一般情況下，對參數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，直到得到反應快，超調小的響應曲

線。(2)整定積分環節：將步驟(1)中選擇的比例系數減小到原來的50~80%，再調節零點使積分作用由小

到大，反復試湊得到較滿意的響應，確定比例和積分的相關參數。(3)若經過上訴兩個步驟，動態過程

不能令人滿意，則將極點設置由小到大，同時相應相應地改變比例和零點，反復試湊得到滿意的控制

效果和相關參數。

注：PID工作時不能有脈沖2。

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

置時間結束。

WIDTH2[5:0]設置脈沖2的脈寬。這個設置在開始時間計數結束后開始執行，出現上升沿。經過了

計數值個VD_IS的上升沿個數后，在VD_IS的下降沿結束。

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，計數時，

START2和WIDTH2不更新。

光圈模塊輸出驅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]設置光圈輸出模塊的轉動方向。TGT_IN_TEST[8:0]設置光圈輸出模塊的驅動占空比。

計算占空比的方法

驅動信號占空比與 PWM_IRIS[2:0] 的設置值有關。

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

b 如上面的表格所示和PWM_IRIS[2:0]有關

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：

設置AVE_SPEED[4:0]使得數據更新的速度和VD信號的周期基本相同。

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

參考表格，每一步的時間根據AVE_SPEED[4:0]的值可設置為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

測試開環頻率響應的方法

FRA:頻率響應分析儀

1）設置 ASWMODE[1:0] = 2

2）連接OP3OUT和ADTESTIN之間連接FRA

3）設置PID參數

4）測試開環頻率響應

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”時更新數據，如果在VD_IS = “H”時使用，讀取的數據不正確。）

4. 步進電機細分步進驅動

4.1 模塊框圖

這個模塊是一個用于聚焦和放大的步進電機驅動。下面的一些設置可以用來執行一系列的控制。

（下面是對 α 電機：驅動器 A/B 的描述。β 電機：驅動器 C/D 和 α 電機執行一樣的算法。）

主要的設置參數：

相位矯正：驅動器 A 和驅動器 B 的相位差目標在 90°；可以做-22.5° ? +21.8°的相位修正——> PHMODAB[5:0]

幅度設置：能獨立設置驅動器 A/B 的負載驅動電流——> PPWA[7:0],PPWB[7:0]

PWM 頻率：驅動器輸出的 PWM 波頻率設置——> PWMMODE[4:0],PWMRES[1:0]

微步進分頻數：微步數能設置成 64,128 和 256 微步進模式——> PWMMODE[4:0],PWMRES[1:0]

步進周期：電機旋轉速度設置。

電機旋轉速度與正弦波的的微步進模式無關——> INTCTAB[15:0]

4.2 相關設置的建立時刻

建立時刻和相關時間如下所示。

地址 27h 到 2Ah 的設置同 22h 到 25h 的設置相同，所以 27h 到 2Ah 的描述就省略了。如果相關寄

存器被刷新，則每一個 VD 周期來到時會實現一次設置的加載刷新。當同樣的設置被執行時超過 2 個

VD 脈沖時，沒有必要在每個 VD 脈沖都寫入寄存器數據。

DT1[7:0]（起始點延時，地址 20h）

更新數據時間設置。在系統硬件復位后（39 引腳 RSTB：低→高），開始激勵和驅動電機前(DT1

結束)這段時間內，必須設置此項。
由于這個設置在每次 VD 脈沖來到時更新，沒有必要一定在起始點延遲時內寫入。

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

設置微步進輸出 PWM 波頻率。需要在開始激勵和驅動電機前設置執行（DT1 結束）

DT2A[7:0]（起始點激勵延時，地址 22h）

更新數據時間設置。復位后（39 引腳 RSTB：低→高），需要在開始激勵和驅動電機前被設置執行

（DT1 結束）。

PHMODAB[5:0]（相位矯正，地址 22h）

通過矯正線圈 A 和 B 的相位差，驅動器產生的噪聲會減少。合適的相位矯正必須依據于電機的旋

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

PPWA[7:0],PPWB[7:0]（峰值脈沖寬度，地址 23h）

設置 PWM 最大占空比。設置需要在開始激勵和驅動電機前被設置執行（DT1 結束）

PSUMAB[7:0]（步進電機步進數，地址 24h）

1 個 VD 的時間間隔內的電機的轉動次數設置。

每次 VD 脈沖輸入時，電機轉動所設置的次數。因此，設置次數為“0”是可以停止電機的轉動。

當設置的轉動次數總額超過了 1 個 VD 脈沖的時間，超出部分會被取消。

CCWCWAB（轉動方向，地址 24h）

電機轉動方向設置。只要在選擇轉動方向前設置即可。

BRAKEAB（電機剎車設置，地址 24h）

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

電機。

ENDISAB（電機工作 Enable/Disable，地址 24h）

設置電機工作使能。當設置為不使能時，電機引腳輸出高阻態，電機正在轉動時不要設置成

disable。

LEDA（LED 設置，地址 24h）

LED 開/關設置。在 CS 的下降沿被設置。可以認為和電機驅動無關，能實現開/關的獨立設置。

MICROAB[1:0]（正弦波分頻數，地址 24h）

設置正弦波的分頻數。這個設置不改變轉動次數和轉動速度。

只有當轉速達不到要求時才需要設置此項。復位后（39 引腳 RSTB：低→高）,設置有效。

INTCTAB[15:0]（脈沖周期，地址 25h）

脈沖周期設置。轉動速度決定于這個設置。

4.3 步進電機微步驅動時，如何調整寄存器值

為了控制鏡頭，需要在每個 VD 都要求設置電機轉動次數和轉動速度。相關設置的轉動次數和速

度的寄存器為：

INTCTxx[15:0]:設置每一步的時間（相應的，即轉動速度）

PSUMxx[7:0]：每個 VD 時段內轉動總步數

當在連續的 VD 時段內持續驅動電機，需要設置持續轉動時間以適應 VD 周期.

以下是電機轉動時計算 INTCTxx[15:0]和 PSUMxx[7:0]的方法

1） 計算 INTCTxx[15:0](決定電機轉動速度)

INTCTxx[15:0] × 768 = OSCIN 頻率 / 轉動頻率

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，持續轉動時間和 VD 時間相同，電機實現均勻轉動

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

3) PSUMxx[7:0]設置完成后，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]使電機在 800pps（1-2 相位）轉動次

800pps = 100Hz,所以

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

相應的

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 頁來查看更多細節。

如果上述 2）中等式左邊比右側小，轉動時間比 VD 時段小會引起不連續的轉動。反之，超過 VD

時段的轉動會被取消。

PWMMODE[4:0]通過設置系統時鐘 OSCIN 的分頻數來設置微型步進輸出 PWM 的頻率。

PWMMODE[4:0]能在 1?31 的范圍內設置，PWM 波的頻率在 PWMMODE = 0 和 PWMMODE = 1 時候

的取值是一樣的。

PWMRES[1:0]設置由 PWMMODE[4:0]決定的頻率的分頻數。

PWM 頻率由下面的式子進行計算：

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

OSCIN = 27MHz 時，PWM 的頻率如下表

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

舉例說明：

當 INTCTAB[15:0]=400 時，64 細分下每步周期

12×400/27MHz=0.178ms

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

步進電機驅動（64 細分微步進電流曲線）

典型應用電路圖

注：VIO 給數字輸入腳供電，輸入邏輯電壓不要超過 VIO。

MS41928M 芯片內部有內置 OSC 時鐘。只有當芯片上電時，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

自動切入到內置時鐘，則此時芯片是無時鐘狀態，芯片不能正常工作。

由于內部時鐘精度不高，并且會受環境溫度影響，所以對于需要有一定精度要求的應用，不建議

使用內置時鐘，推薦使用外部時鐘。

如果芯片的控制方式是使用 PLS1/PLS2，引出電機轉動時的 H 橋輸出狀態信號（FZTEST[4:0]設置值

為 7），通過檢測 PLS1/PLS2 的電機轉動時的 H 橋輸出狀態信號的下降沿，來判斷電機轉動完成，然后

發出 VDFZ 信號使轉動電機再次轉動。采用這種方式控制芯片驅動電機連續轉動的應用下，轉速不高

并且能接受內置時鐘精度帶來的轉速偏差時，可以使用內置時鐘。這樣的控制方式的優點是能保證不

會因為時鐘的精度問題而導致出現失步的情況，缺點是由于存在 DT1 和 DT2 延遲時間，導致兩次在

VDFZ 信號之間，必定會存在 DT1+DT2 延時時間的電機停止狀態。即使 DT1 和 DT2 都設置最小值 1

時，也會存在幾百 μs 電機停止時間。如果轉速較高時，這幾百 μs 的停止時間就會造成電機連續轉動

有明顯“停頓感”，導致轉動效果變差。

封裝外形圖

QFN44 (0606X0.75-0.4)

——愛研究芯片的小王

審核編輯 黃宇