近年來(lái)，隨著(zhù)5G、AI、生物識別等技術(shù)的不斷發(fā)展，攝像頭也迎來(lái)了升級迭代。無(wú)論是清晰度還是智能化程度抑或是應用場(chǎng)景，都在不斷加強和豐富，遠程醫療、遠程辦公、AI測溫、非接觸式識別等等。對攝像頭而言，實(shí)時(shí)的清晰圖像傳輸是其運作的基礎，因此產(chǎn)品的穩定性、清晰度成為了重要的指標。
手機攝像頭供電方案
通常來(lái)講，一個(gè)攝像頭硬件上包括五個(gè)部分：外殼（馬達）、鏡頭、紅外濾光片、圖像傳感器和撓性印刷電路板。圖像傳感器作為攝像頭的核心部件，其組件特別容易被電源干擾，并且電源噪聲會(huì )影響像素正常捕獲光線(xiàn)的能力，導致照片質(zhì)量不佳。手機作為應用最為廣泛的移動(dòng)智能終端，隨著(zhù)攝像頭3D感測技術(shù)的發(fā)展，手機攝像頭應用已經(jīng)擴展到生物識別、人機交互、AR體驗等場(chǎng)景，手機多攝像頭的增長(cháng)需求，更是給電源的設計帶來(lái)了極大的挑戰。
圖1 維安LDO手機攝像頭供電方案
CMOS Image Sensor（圖像傳感器）需要三路電源（Core，Analog和I/O），其中2.8V為模擬電壓，1.8V為I/O數字電壓，1.2V為核電壓。此時(shí)，通過(guò)維安WR0332外置低壓差線(xiàn)性穩壓器（LDO）為CMOS Image Sensor供電，可將集中在IC的熱量分散開(kāi)，抑制整個(gè)電路的發(fā)熱量，實(shí)現高轉換效率，有助于進(jìn)一步降低手機攝像頭模塊的功耗。特別是應用于 AVDD時(shí)，優(yōu)秀的紋波抑制能力1KHz@70dB ，還能顯著(zhù)較少電源線(xiàn)干擾噪聲，為CMOS圖像傳感器穩定供電。另外核電壓部分，維安還開(kāi)發(fā)設計了1.0V~1.2V輸出的規格，可根據用戶(hù)的需求選擇不同的電壓給Core供電。
對于要求低Vin的攝像頭模組應用，當前大部分解決方案是使用輸入1.8V或者1.6V轉輸出1.05V/1.1V的LDO，維安的WR0513可以實(shí)現1.2V輸入電源來(lái)提供輸出1.05V或1.1V的解決方案。伴隨著(zhù)手機攝像頭數量的增加，電池可供給的電量和安裝攝像頭的空間都會(huì )受限， 維安WR0332/WR0341、WR0513系列在兼顧小型化封裝DFN-4 1mm*1mm*0.4mm的同時(shí)能夠很好的解決功耗和供電問(wèn)題。
圖2 維安LDO低Vin輸入手機攝像頭供電方案
維安低壓差線(xiàn)性穩壓器（LDO）
安防監控系統供電方案
安防視頻監控系統要求信號實(shí)時(shí)、連續、清晰，而且圖像信號的數據量非常大，需要將模擬攝像機采集到的模擬視頻信號編碼壓縮成數字信號，從而可以直接接入網(wǎng)絡(luò )交換及路由設備。網(wǎng)絡(luò )攝像機一般由圖像/聲音傳感器、A/D轉換器、圖像/聲音/控制器網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器、外部報警、控制接口、鏡頭等部分組成。其對系統供電要求非常高，特別是在模擬部分要求低噪聲。此時(shí)LDO就可以作為完美解決方案。
圖3 LDO安防監控系統供電方案
圖3為系統電源管理部分的設計，內置的DC/DC轉換器電路將12 V直流供電轉換成5.0V后，需要多路LDO提供不同電壓的輸出，給系統的數字電源、模擬電源、主芯片的內核以及IO供電。選用維安LDO為系統供電，可在確保高可靠性的同時(shí)實(shí)現攝像頭模塊低EMI和高效率的電源電路。
維安低壓差線(xiàn)性穩壓器（LDO）
選型關(guān)鍵參數及主要產(chǎn)品系列
低壓差線(xiàn)性穩壓器的主要性能參數有漏失電壓、瞬態(tài)響應、輸出精度、PSRR & Noise等。在CMOS Image Sensor 及安防監控系統供電時(shí)，對LDO比較敏感的參數主要是PSRR和Noise。LDO的噪聲主要有兩部分構成，一部分來(lái)自輸入端前級電路，另一部分則來(lái)自L(fǎng)DO自身。前者可通過(guò)提高PSRR來(lái)抑制外部的噪聲干擾。后者就需要通過(guò)優(yōu)化LDO的設計或者引入前饋電容來(lái)優(yōu)化輸出Noise。
圖4 噪聲頻譜圖
在安防監控系統當中如果帶有音頻信號的處理應用，那么就需要LDO給麥克風(fēng)提供偏置電壓。由于麥克風(fēng)微弱的信號在系統中會(huì )經(jīng)過(guò)放大和A/D(模數)轉換，因此LDO在音頻范圍內(20 Hz～20 kHz)的Noise的差異會(huì )對編解碼后的數字音頻輸出產(chǎn)生較大的影響。
圖5 PSRR @ 10 Hz to 10 MHz
CMOS Image Sensor的動(dòng)態(tài)負載范圍主要在10kHz到1MHz之間。因此，在較高頻率下，高PSRR可改善圖像質(zhì)量。另外PSRR由LDO有源控制；而在高于100 kHz的頻率范圍，PSRR更多的受到系統中無(wú)源器件（電容器、負載電流、PCB布板）的影響。
在系統電路中, 提高紋波抑制能力需要注意以下幾點(diǎn)：
1、LDO的選擇。根據CMOS Image Sensor對電源PSRR的要求來(lái)選擇適合的LDO。
2、選擇合適的電容器。對于某些陶瓷電容器，實(shí)際電容值隨直流偏壓和應用的工作溫度范圍而變化，因此增加更多的電容并不一定會(huì )改善性能。
3、盡可能留夠壓降的余量。LDO工作在接近Dropout模式時(shí)沒(méi)有充分的空間來(lái)抑制輸入紋波信號，會(huì )降低PSRR。
4、優(yōu)化PCB線(xiàn)路。保證布板的合理性及接地環(huán)路設計盡可能小，以減少外部紋波的串擾。 |
