高效CCD数码相机电源解决方案_电源技术论文
关键词：数码相机 电源 电池 充电
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
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。