如何延長(zhǎng)數(shù)碼單反相機(jī)/數(shù)碼單反相機(jī)設(shè)計(jì)的運(yùn)行時(shí)間

該設(shè)計(jì)解決方案回顧了數(shù)碼相機(jī)的基本模塊，并首先展示了基于具有多個(gè)輸出軌的單個(gè)電源管理IC（PMIC）的典型電源管理解決方案，每個(gè)輸出軌為一個(gè)基本模塊供電。然后，它提出了一種新的分布式電源管理策略，該策略基于使用多個(gè)單軌負(fù)載點(diǎn)（POL）器件，可減少發(fā)熱并提高設(shè)計(jì)靈活性和便攜性。

介紹

面向?qū)I(yè)市場(chǎng)的數(shù)碼相機(jī)銷售仍在繼續(xù) 以健康的速度增長(zhǎng)。雖然智能手機(jī)相機(jī)來(lái)了 接近他們的表現(xiàn)，他們未能滿足最多 具有挑戰(zhàn)性的需求。數(shù)碼單反和無(wú)反光鏡（DSLM）相機(jī)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn) 智能手機(jī)攝像頭。較大的數(shù)碼單反相機(jī)/數(shù)碼單反相機(jī)傳感器允許 對(duì)于較大的像素，可以產(chǎn)生更好的光敏感度 （ISO）。一個(gè) 可以將更多數(shù)量的像素裝入更大的傳感器中， 產(chǎn)生更好的總分辨率，從而轉(zhuǎn)化為更多 細(xì)節(jié)。附加功能，例如可定制的鏡頭，真正的 景深的光學(xué)控制（與軟件相反） 控制），真正的光學(xué)可變孔徑選項(xiàng)，以及精確的 對(duì)快門速度和ISO的控制都有助于提供近乎完美的效果 照片。毫不奇怪，更高的性能伴隨著成本 就從鋰離子（Li+）電池汲取的能量而言， 為相機(jī)供電。在此設(shè)計(jì)解決方案中，我們將討論以下挑戰(zhàn)： 為數(shù)碼相機(jī)供電并提出一種新方法 除了更靈活之外，還可以節(jié)省電力。

數(shù)碼單反相機(jī)框圖

圖2顯示了典型數(shù)碼單反相機(jī)的框圖。這 光線由透鏡聚焦在第一種鏡子上，這取決于 在其位置上，將光束轉(zhuǎn)移到圖像傳感器或取景器。 DDR存儲(chǔ)器存儲(chǔ)由數(shù)字內(nèi)核處理的感測(cè)圖像和 從內(nèi)置麥克風(fēng)收集的聲音。

DSLM相機(jī)，通過(guò)消除反光鏡和取景器， 將較小的鏡頭放置在靠近傳感器的位置，從而減少 相機(jī)尺寸和成本。取而代之的是使用電子取景器 其缺點(diǎn)是事件之間略有延遲 顯示和實(shí)時(shí)。陀螺儀穩(wěn)定是長(zhǎng)期必要的 范圍拍攝，因?yàn)橄鄼C(jī)抖動(dòng)的效果成倍增加 在遠(yuǎn)距離圖像中。最后，Wi-Fi的使用允許無(wú)線 相機(jī)控制允許用戶將照片直接發(fā)送到 智能手機(jī)，可在旅途中輕松共享。所有電子設(shè)備 這些功能塊由主 CPU 和 由兩節(jié)或三節(jié)Li+相機(jī)電池供電。

圖2.數(shù)碼單反相機(jī)框圖。

數(shù)碼單反相機(jī)功率

圖3顯示了一個(gè)通用PMIC降壓轉(zhuǎn)換器，它為所有 電壓軌并顯示每個(gè)模塊消耗的電流 操作，加起來(lái)可達(dá)6A。

圖3.數(shù)碼單反相機(jī)電源樹(shù) （PMIC）。

數(shù)碼單反相機(jī)的典型電源是兩節(jié)Li+電池 提供 7.2V 和 1200mAh。假設(shè)簡(jiǎn)單性 90% 降壓解決方案利用的效率和平均 2V 輸出電壓 穩(wěn)壓器，總輸入峰值電流為 6A x 2V/（0.9 x 7.2V） = 1.85A。如果連續(xù)消耗該電流，它將 只需 39 分鐘即可將電池放電 （1200mAh/1.85A）。 這表明在數(shù)碼相機(jī)中節(jié)省電量是多么重要。

使用PMIC需要一個(gè)中心位置，以盡量減少 從電源到負(fù)載的路由。通過(guò)這種方法， 每個(gè)電源通常遠(yuǎn)離負(fù)載。平面規(guī)劃 的PCB變得至關(guān)重要，必須避免重大損失 在PCB走線上。

例如，如果一個(gè) 1.2V 負(fù)載消耗 1.5A （1.8W） 并且具有 20 平方的 1/2 盎司銅 PCB 走線與 PMIC （在 1mΩ/平方時(shí)），走線將產(chǎn)生 20 x 1米 x 1.52= 45毫瓦。這相當(dāng)于效率損失 2.5%，相當(dāng)于取效率曲線和 將其降低兩個(gè)半點(diǎn)。相機(jī)運(yùn)行時(shí) 相應(yīng)地縮短，搶走了相機(jī)用戶的那些 最后幾個(gè)珍貴的鏡頭。

數(shù)碼單反相機(jī)電源 （POL）

為數(shù)碼單反相機(jī)供電的更好方法是通過(guò) 負(fù)載點(diǎn) （POL） 架構(gòu)，如圖 4 所示。在 在這種情況下，將一個(gè)獨(dú)立的穩(wěn)壓器放置在靠近負(fù)載的地方 電源，消除了PCB布線問(wèn)題和功率損耗 前面討論過(guò)。POL 方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是 可擴(kuò)展性。可以添加多個(gè)小型降壓穩(wěn)壓器 或根據(jù)電源樹(shù)的兼容性減去 與特定的數(shù)碼單反相機(jī)型號(hào)相關(guān)聯(lián)。

圖4.數(shù)碼單反相機(jī)電源診斷樹(shù)（POL）。

POL 示例

例如，MAX77503為同步1.5A降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器，優(yōu)化用于便攜式兩節(jié)或三節(jié)電池、電池供電或USB-C應(yīng)用。此降壓 轉(zhuǎn)換器可用于單獨(dú)為每個(gè) 圖 4 的 POL 電源樹(shù)中的所需負(fù)載。由于 分布式POL架構(gòu)，避免了跡線損耗， 與 上一節(jié)中所示的集中式 PMIC 方法。

該轉(zhuǎn)換器采用 3V 至 14V 輸入電源工作。這 輸出電壓可在 0.8V 至 5V 之間調(diào)節(jié) 50mV 步進(jìn)通過(guò) I2C 串行接口或 1.55V 至 99% 的電源電壓，采用外部反饋電阻。工廠編程 提供 1.2V、1.8V 和 3.3V 的默認(rèn)電壓 通過(guò)消除 用于設(shè)置輸出電壓的外部電阻分壓器。由于 低R的集成DS（ON）同步場(chǎng)效應(yīng)管晶體管， 該IC在高負(fù)載下表現(xiàn)出高效率。該設(shè)備還 具有低 IQ跳過(guò)模式，可實(shí)現(xiàn)出色的效率 在輕負(fù)載下（圖5）。

圖5.POL 降壓穩(wěn)壓器效率。

降壓穩(wěn)壓器采用 12 焊球、0.4mm 間距 晶圓級(jí)封裝 （WLP）。圖6顯示了降壓穩(wěn)壓器的 印刷電路板尺寸為17.5mm2適用于性能優(yōu)化的外殼 （2520 電感器外殼），內(nèi)部反饋版本，不帶上拉電阻 畫(huà)的。尺寸優(yōu)化的 PCB，帶有 2016 電感器，僅使用 14.3毫米2.

圖6.性能優(yōu)化 PCB 中的 POL （17.5mm2).

每個(gè) POL 的小占用率有助于最小化尺寸 分布式架構(gòu)的缺點(diǎn)，它利用 多個(gè)包與使用單個(gè)包的 PMIC 方法。

結(jié)論

數(shù)碼單反相機(jī)的高性能是以 從Li+電池獲取的能量。我們展示了一個(gè) 數(shù)字內(nèi)部配電的POL系統(tǒng)方法 相機(jī)通過(guò)最大限度地減少PCB走線損耗來(lái)節(jié)省功耗。 可擴(kuò)展性是POL的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橐恍┬″X 可以根據(jù)需要添加或減少穩(wěn)壓器，具體取決于 數(shù)碼相機(jī)的兼容性。據(jù)此，我們提議 以高效、緊湊的降壓轉(zhuǎn)換器為基本建筑 用于數(shù)碼相機(jī) POL 架構(gòu)的模塊。

審核編輯：郭婷