CCD數(shù)碼相機(jī)電源結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方案

概述：介紹了CCD數(shù)碼相機(jī)的結(jié)構(gòu)及對電源的要求，給出了根據(jù)電池種類（一般為堿性電池或鋰電池）、電池節(jié)數(shù)及相機(jī)尺寸來決定最佳電源解決方案的實(shí)現(xiàn)電路和方法。

1 CCD數(shù)碼相機(jī)的架構(gòu)及電源要求

CCD數(shù)碼相機(jī)一般由以下幾部分組成：

（1）鏡頭模塊（含CCD傳感器、鏡頭和馬達(dá)）。CCD傳感器一般需要+15V和-7V～-8V電源，最大電流約20mA；馬達(dá)一般需要3.3V或5V電源。

（2）模擬前端電路（AFE），包括CDS、AGC及A/D轉(zhuǎn)換器，它們所需電源一般為3.3V。

（3）ASIC芯片，包括時鐘發(fā)生器、JPEG、DSP、LCD驅(qū)動器、CPU及外界音頻、USB、存儲器（SD卡、CF卡等）以有視頻電路的接口等。其中輸出端口需3.3V電壓，CPU核需要1.8V或2.5V電源。

（4）其它電路，包括裝載ROM、SDRAM、鍵盤掃描、電源管理及RTC等，一般也需要3.3V電源。

（5）TFT LCD面板，一般需要+15V和-10V～-32V的驅(qū)動電源，有時還需要另一路Vcom電源和白色LED背光電源。

（6）閃光燈電源，一般用反激電路將電池電壓升至300V，再由DC-AC轉(zhuǎn)換器和大容量電容得到4kV的交流電。表1列出了數(shù)碼相機(jī)的電源規(guī)格。

表1 數(shù)碼相機(jī)電源規(guī)格范例

Maxim公司針對不同的數(shù)碼相機(jī)推出了多種電源芯片和電路，下面給出兩個典型的應(yīng)用方案。

2.1 基于MAX1800～MAX1802的電源方案

Maxim專為數(shù)碼相機(jī)或攝像機(jī)設(shè)計(jì)的第一代電源電路是MAX1800。該芯片內(nèi)置高效、升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器、三組輔助升壓轉(zhuǎn)換器以及一路用于驅(qū)動外部P溝道MOSFET以構(gòu)成線性穩(wěn)壓器的增益電路。主DC-DC轉(zhuǎn)換器可接受+0.7～5.5V輸入電壓，能提供2.7～5.5V的可調(diào)輸出，其輸出電流可達(dá)1.5A。它內(nèi)置同步整流電路，且工作頻率可調(diào)節(jié)（最高至1MHz），輕載時會進(jìn)入脈沖調(diào)頻模式，從而可為設(shè)計(jì)人員提供最佳的效率、尺寸及成本組合。它的三組輔助升壓轉(zhuǎn)換器及增益電路可用于CCD、LCD、背光和ASIC核電源。此外MAX1800還可提供振蕩器及參考輸出，可用于驅(qū)動從控制器MAX1801。MAX1801是一款低成本控制器，可設(shè)計(jì)成升壓、升降壓（SEPIC）或反激拓?fù)潆娐?，并可提供一路額外的電源。此外，MAX1800還提供了一些輔助功能，其所有DC-DC轉(zhuǎn)換器均帶有過流保護(hù)，關(guān)斷模式下耗電僅1μA。三組輔助升壓轉(zhuǎn)換器及增益電路都具有軟啟動電路，并可有效抑制浪涌電流，所有電路在主升壓轉(zhuǎn)換器只有激活后才能進(jìn)入有效工作狀態(tài)，每組轉(zhuǎn)換器有獨(dú)立的開關(guān)控制端。圖1所示為MAX1800配合MAX1801構(gòu)成的典型應(yīng)用電路。

圖1 MACX1800+MAX1801標(biāo)準(zhǔn)電源電路

??? MAX1802與MAX1800的功能類似，但其主DC-DC轉(zhuǎn)換器為降壓型控制器，其輸入/輸出電壓范圍分別為2.5V～11V和2.7V～5.5V，占空比可達(dá)100%；另外，MAX1800的增益電路被改為DC-DC轉(zhuǎn)換器后，最大占空比為94%，最大輸入電流為500mA，輸出電壓可調(diào)至1.25V。

2.2 基于MAX1565的數(shù)碼相機(jī)電源電路

MAX1565芯片具有5路輸出，是一種高效率IC，適用于2至3節(jié)堿性電池、NiMH電池或單節(jié)鋰電池應(yīng)用。MAX1565內(nèi)含內(nèi)步整流的主升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器、降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器以及三組輔助PWM控制器，其中主升壓型DC-DC的輸入為0.7～5.5V，輸出電壓為固定的3.3V或2.7～5.5V可調(diào)。其內(nèi)置同步整流可獲得95%的效率，且在輕載時可進(jìn)入脈沖跳頻模式，以提高輕載效率。

降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器可提供95%以上的轉(zhuǎn)換效率，輸出電壓可低壓1.25V。有時甚至?xí)?。軟啟動電路可有效抑制電池浪涌電流?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/降壓轉(zhuǎn)換器/" target="_blank">降壓轉(zhuǎn)換器在主升壓轉(zhuǎn)換器啟動1024個振蕩周期后才會激活。如果由升壓轉(zhuǎn)換器輸出提供輸入，則可構(gòu)成效率達(dá)90%的升/降壓型控制器，如果直接由電池輸入，則應(yīng)保證200mV以上的壓差。

該器件的三組輔助PWM控制器為固定頻率的電壓模式，其輸出功率由外部MOSFET決定，但需在主升壓轉(zhuǎn)換器輸出穩(wěn)定后才能正常工作。利用圖2電路可為數(shù)碼相機(jī)提供電池，并可為馬達(dá)、LCD、CCD以及白色LED背光供電。此外，MAX1565還有過流保護(hù)功能，它的每組轉(zhuǎn)換器皆有獨(dú)立的開關(guān)控制，并可與MAX1801配合產(chǎn)生額外的一路電源。

2.3 MAX1584/MAX1585?? MAX1586/MAX1587,中文資料,pdf datasheet(電源管理IC)

該產(chǎn)品是Maxim公司專為溥型CCD數(shù)碼相機(jī)設(shè)計(jì)的電源芯片，其應(yīng)用與MAX1565相似，但三組輔助PWM控制器的結(jié)構(gòu)有所不同:MAX1584的三組輔助PWM控制器中有二組為升壓結(jié)構(gòu)，中用來產(chǎn)生5V及LCD、CCD偏壓，這部分同MAX1565相似。另一組為降壓電路。MAX1585的三組輔助PWM控制器中有一組為升壓結(jié)構(gòu)，一組為降壓結(jié)構(gòu)，另一組為反相器，可用來產(chǎn)生CCD/LCD的負(fù)偏壓而不需變壓器，因此，適用于薄型CCD數(shù)碼相機(jī)。具體電路可參考MAX1854/MAX1858數(shù)據(jù)資料。

圖2 MAX1565典型電路

3 結(jié)論

隨著新型數(shù)碼相機(jī)尺寸的越來越小，相關(guān)的電源設(shè)計(jì)也必須更精簡、且效率應(yīng)更高。本文所介紹的數(shù)碼相機(jī)供電IC內(nèi)部均帶有同步整數(shù)開關(guān)，因此在減少相機(jī)供電IC內(nèi)部均帶有同步整流開關(guān)，因此在減少外部元件、縮小尺寸的同時還能提高轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)需5組電源時，可選擇MAX1565/MAX1584或MAX1585，如需6組電源，可選擇MAX1566或MAX1567。如果設(shè)計(jì)中不允許用變壓器，而且需要提供一組白色LED電流源。則可選擇MAX1567。當(dāng)然也可以通過增加MAX1801來擴(kuò)充電源。