CCD数码相机电源结构及设计方案

2011-05-15 11:31:09来源: 互联网

概述:介绍了CCD数码相机的结构及对电源的要求,给出了根据电池种类(一般为碱性电池锂电池)、电池节数及相机尺寸来决定最佳电源解决方案的实现电路和方法。

1 CCD数码相机的架构及电源要求

CCD数码相机一般由以下几部分组成:

(1)镜头模块(含CCD传感器、镜头和马达)。CCD传感器一般需要+15V和-7V~-8V电源,最大电流约20mA;马达一般需要3.3V或5V电源。

(2)模拟前端电路(AFE),包括CDS、AGC及A/D转换器,它们所需电源一般为3.3V。

(3)ASIC芯片,包括时钟发生器、JPEG、DSP、LCD驱动器、CPU及外界音频、USB、存储器(SD卡、CF卡等)以有视频电路的接口等。其中输出端口需3.3V电压,CPU核需要1.8V或2.5V电源。

(4)其它电路,包括装载ROM、SDRAM、键盘扫描、电源管理及RTC等,一般也需要3.3V电源。

(5)TFT LCD面板,一般需要+15V和-10V~-32V的驱动电源,有时还需要另一路Vcom电源和白色LED背光电源。

(6)闪光灯电源,一般用反激电路将电池电压升至300V,再由DC-AC转换器和大容量电容得到4kV的交流电。表1列出了数码相机的电源规格。

表1 数码相机电源规格范例

电  压 误差范围 电    流
标准值 最大值 用途
DC/DC(1) 15.5V ±0.45V - 20mA CCD
15.0 ±1.0V - 10mA LCD
DC/DC(2) -8.0V ±0.35V - 30mA CCD&LCD
DC/DC(3) 5.0V ±0.5V 10mA 20mA LCD
5.3V ±0.2V 5mA 10mA LCD VCOM
DC/DC(4) 3.3V ±5% 150mA 200mA 系统
DC/DC(5) 1.8V ±5% 100mA 150mA CPU核
DC/DC(6) 4.8V ±5% 350mA 500mA 马达
DC/DC(7) 7.0V ±0.5V 20mA 30mA 背光

Maxim公司针对不同的数码相机推出了多种电源芯片和电路,下面给出两个典型的应用方案。

2.1 基于MAX1800~MAX1802的电源方案

Maxim专为数码相机或摄像机设计的第一代电源电路是MAX1800。该芯片内置高效、升压型DC-DC转换器、三组辅助升压转换器以及一路用于驱动外部P沟道MOSFET以构成线性稳压器的增益电路。主DC-DC转换器可接受+0.7~5.5V输入电压,能提供2.7~5.5V的可调输出,其输出电流可达1.5A。它内置同步整流电路,且工作频率可调节(最高至1MHz),轻载时会进入脉冲调频模式,从而可为设计人员提供最佳的效率、尺寸及成本组合。它的三组辅助升压转换器及增益电路可用于CCD、LCD、背光和ASIC核电源。此外MAX1800还可提供振荡器及参考输出,可用于驱动从控制器MAX1801。MAX1801是一款低成本控制器,可设计成升压、升降压(SEPIC)或反激拓扑电路,并可提供一路额外的电源。此外,MAX1800还提供了一些辅助功能,其所有DC-DC转换器均带有过流保护,关断模式下耗电仅1μA。三组辅助升压转换器及增益电路都具有软启动电路,并可有效抑制浪涌电流,所有电路在主升压转换器只有激活后才能进入有效工作状态,每组转换器有独立的开关控制端。图1所示为MAX1800配合MAX1801构成的典型应用电路。

图1 MACX1800+MAX1801标准电源电路

    MAX1802与MAX1800的功能类似,但其主DC-DC转换器为降压型控制器,其输入/输出电压范围分别为2.5V~11V和2.7V~5.5V,占空比可达100%;另外,MAX1800的增益电路被改为DC-DC转换器后,最大占空比为94%,最大输入电流为500mA,输出电压可调至1.25V。

2.2 基于MAX1565的数码相机电源电路

MAX1565芯片具有5路输出,是一种高效率IC,适用于2至3节碱性电池、NiMH电池或单节锂电池应用。MAX1565内含内步整流的主升压DC-DC转换器、降压DC-DC转换器以及三组辅助PWM控制器,其中主升压型DC-DC的输入为0.7~5.5V,输出电压为固定的3.3V或2.7~5.5V可调。其内置同步整流可获得95%的效率,且在轻载时可进入脉冲跳频模式,以提高轻载效率。

降压型DC-DC转换器可提供95%以上的转换效率,输出电压可低压1.25V。有时甚至会更低。软启动电路可有效抑制电池浪涌电流,降压转换器在主升压转换器启动1024个振荡周期后才会激活。如果由升压转换器输出提供输入,则可构成效率达90%的升/降压型控制器,如果直接由电池输入,则应保证200mV以上的压差。

该器件的三组辅助PWM控制器为固定频率的电压模式,其输出功率由外部MOSFET决定,但需在主升压转换器输出稳定后才能正常工作。利用图2电路可为数码相机提供电池,并可为马达、LCD、CCD以及白色LED背光供电。此外,MAX1565还有过流保护功能,它的每组转换器皆有独立的开关控制,并可与MAX1801配合产生额外的一路电源。

2.3 MAX1584/MAX1585   MAX1586/MAX1587,中文资料,pdf datasheet(电源管理IC)

该产品是Maxim公司专为溥型CCD数码相机设计的电源芯片,其应用与MAX1565相似,但三组辅助PWM控制器的结构有所不同:MAX1584的三组辅助PWM控制器中有二组为升压结构,中用来产生5V及LCD、CCD偏压,这部分同MAX1565相似。另一组为降压电路。MAX1585的三组辅助PWM控制器中有一组为升压结构,一组为降压结构,另一组为反相器,可用来产生CCD/LCD的负偏压而不需变压器,因此,适用于薄型CCD数码相机。具体电路可参考MAX1854/MAX1858数据资料。

图2 MAX1565典型电路

3 结论

随着新型数码相机尺寸的越来越小,相关的电源设计也必须更精简、且效率应更高。本文所介绍的数码相机供电IC内部均带有同步整数开关,因此在减少相机供电IC内部均带有同步整流开关,因此在减少外部元件、缩小尺寸的同时还能提高转换效率。当需5组电源时,可选择MAX1565/MAX1584或MAX1585,如需6组电源,可选择MAX1566或MAX1567。如果设计中不允许用变压器,而且需要提供一组白色LED电流源。则可选择MAX1567。当然也可以通过增加MAX1801来扩充电源。

关键字:结构  设计方案

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0515/article_8579.html
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