鲁思慧

    本文主要介绍蜂窝电话和PDA等便携组合式产品中紧凑式数码相机选用高集成度电源方案的必要，并着重分析MAX1567高集成度电源芯片的应用优势与特征。

崭新便携组合式产品发展的需要

    数码相机已取代胶卷相机，成为最流行的照相方式。由于机身内不必容纳35mm或APS胶卷，数码相机几乎可以做成用户喜欢的任意形状和尺寸。相机功能也可自由绍合到其它产品中，例如蜂窝电话和PDA。这种相机极其袖珍的外形和尺寸给电池和电源管理设计带来了挑战。每款新一代相机总是要求这一部分越来越高效，同时占据越来越来越小的空间。

    一台数码相机可能需要六组或更多不同电压来支持其工作。其中包括驱动系统逻辑、低电压DSP核、快门驱动器、镜头马达、CCD偏置、LCD偏置以及LCD背光等。图1显示了一个典型的紧凑型数码相机的框图。

    第一代数码相机电源IC，以及目前仍在使用的有些产品，采用一个多通道PWM控制器，配合外部MOSFET和变压器产生多组相机工作电压。这种设计的局限性包括，比较差的效率，大量的外部元件，以及很大的电路尺寸等。尽管控制IC本身不贵，但整个电路的成本仍然很高，尤其是当需要采用高性能MOSFET和变压器来维持足够的效率，以便节省有限的电池寿命时，其缺点更加突出。

应用高集成度电源是最佳选择

可以大大提升集成度

    过去几年中，由于集成电路IC工艺的改进，已允许将更多的功能与功率开关集成在一起。更高的集成度，再加上更先进的IC封装技术，造就了新一代的集成多功能电源芯片IC。这类芯片能够提供数码相机需要的全部电压，同时还显著延长了电池寿命，大幅减少了元件数量。尤其突出的是，在许多设计中还省去了变压器。这不仅降低了成本，同时还节省了设计时间，因为变压器通常是供应商没有存货的。变压器是定制元件，需要专门订货-标准的、而采用了成品化的电感则没有这些问题。

    除了省去了变压器，新一代电源芯片IC还提升了工作频率。这样就缩小了元件的尺寸，由于每秒内产生了更多的开关周期，因此每个开关周期内需要储存的能量更低了。结果是，电感量和滤波电容量降低了，电感和电容的尺寸也就减小了。降低电容量带来的另外一个好处是，当开关频率升至500kHz以上时，滤波器所需电容量将小到足以采用陶瓷电容。陶瓷电容被证实比电解电容更为可靠，并具有非常低的ESR(等效串联电阻)，有利于降低纹波。

具最优化功率的电源芯片设计

    图2为一个用于紧凑型或袖珍型数码相机的电源方案，它应用了MAX1567高集成度电源芯片设计而成。

    其中的多输出电源芯片MAX1567包含了六组DC-DC转换器。要为数码相机这样的复杂系统开发出大型多输出电源芯片的难点之一是它不同于PC，这是因各款式数码相机对电源的要求会有较大的差异。电池、CCD尺寸、显示器和功能等方面的差异都会造成电源电压及功率的显著变化。考虑到不同款式数码相机之间的这种差异，最佳的电源芯片设计应该是一种内置／外接MOSFET转换器的混合电路。即采用片上MOSFET的转换器用于提供耗电量比较大的电压，而采用外部MOSFET的PWM通道可灵活用于其余的电压输出。

    图2所示电路利用高效率的内部MOSFET通路为数码相机提供3.3V主逻辑电源、低压DSP核电源和5V电机电源。这些电源的工作时间最长，用电量最大。所以，它们从内部MOSFET功率开关和同步整流器的获益最大。这些转换器的效率可以达到95％。其他用于CCD图像传感器、LCD显示器和LED背光的电源不同设计会有较大差异，因此，最好采用外部MOSFET结构，以便针对不同的CCD像素数和LCD显示屏尺寸进行优化设计。

    对于CCD偏置电源，通常是利用变压器产生正电压(常常是+15V)和负电压(-7.5V)输出。然而，变压器尺寸较大，当高度受到限制时使用会有问题。在空间有限的设计中，采用基于电感的反相和升压转换器更适合像紧凑型一类的数码相机。当像素数增加到3MP以上时情况更是如此，因为需要更高的输出电流。变压器的效率和尺寸局限这时会变得更加突出。本设计实例利用外接场效应管的升压通道(AUXl)产生+15V同时供应LCD和CCD偏置，外接场效应管的反相通道(AUX2)为CCD提供-7.5V偏压。与高端数码相机机相比较，紧凑型数码相机在功能方面也趋于紧凑。然而，一些比较小的袖珍型数码相机也开始提供一些原来只有大型数码相机才有的功能，例如光学变焦、  自动对焦和更高的像素分辨率等。所有这些功能，尤其是用到马达的机械功能，例如自动对焦，一般使用5V电源，并会吸收高达数百毫安甚至更高的峰值负载电流，尽管挂在电源上的平均负载仅有峰值的十分之一，但峰值的持续时间又太长，无法用一个低电流的电