低壓差線性穩壓器(LDO)在攝像頭應用中的創新設計
發布時間:2021-10-26 責任編輯:lina
【導讀】近年來,隨著5G、AI、生(sheng)物(wu)識(shi)別(bie)等(deng)技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan),攝(she)像(xiang)頭(tou)也(ye)迎(ying)來(lai)了(le)升(sheng)級(ji)迭(die)代(dai)。無(wu)論(lun)是(shi)清(qing)晰(xi)度(du)還(hai)是(shi)智(zhi)能(neng)化(hua)程(cheng)度(du)抑(yi)或(huo)是(shi)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing),都(dou)在(zai)不(bu)斷(duan)加(jia)強(qiang)和(he)豐(feng)富(fu),遠(yuan)程(cheng)醫(yi)療(liao)、遠程辦公、AI測溫、非接觸式識別等等。對攝像頭而言,實時的清晰圖像傳輸是其運作的基礎,因此產品的穩定性、清晰度成為了重要的指標。
近年來,隨著5G、AI、生(sheng)物(wu)識(shi)別(bie)等(deng)技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan),攝(she)像(xiang)頭(tou)也(ye)迎(ying)來(lai)了(le)升(sheng)級(ji)迭(die)代(dai)。無(wu)論(lun)是(shi)清(qing)晰(xi)度(du)還(hai)是(shi)智(zhi)能(neng)化(hua)程(cheng)度(du)抑(yi)或(huo)是(shi)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing),都(dou)在(zai)不(bu)斷(duan)加(jia)強(qiang)和(he)豐(feng)富(fu),遠(yuan)程(cheng)醫(yi)療(liao)、遠程辦公、AI測溫、非接觸式識別等等。對攝像頭而言,實時的清晰圖像傳輸是其運作的基礎,因此產品的穩定性、清晰度成為了重要的指標。
手機攝像頭供電方案
通常來講,一個攝像頭硬件上包括五個部分:外殼(馬達)、鏡頭、紅外濾光片、tuxiangchuanganqihenaoxingyinshuadianluban。tuxiangchuanganqizuoweishexiangtoudehexinbujian,qizujiantebierongyibeidianyuanganrao,bingqiedianyuanzaoshenghuiyingxiangxiangsuzhengchangbuhuoguangxiandenengli,daozhizhaopianzhiliangbujia。shoujizuoweiyingyongzuiweiguangfandeyidongzhinengzhongduan,suizheshexiangtou3D感測技術的發展,手機攝像頭應用已經擴展到生物識別、人機交互、AR體驗等場景,手機多攝像頭的增長需求,更是給電源的設計帶來了極大的挑戰。
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,通過維安WR0332外置低壓差線性穩壓器(LDO)為CMOS Image Sensor供電,可將集中在IC的熱量分散開,抑製整個電路的發熱量,實現高轉換效率,有助於進一步降低手機攝像頭模塊的功耗。特別是應用於 AVDD時,優秀的紋波抑製能力[email protected] ,還能顯著較少電源線幹擾噪聲,為CMOS圖像傳感器穩定供電。另外核電壓部分,維安還開發設計了1.0V~1.2V輸出的規格,可根據用戶的需求選擇不同的電壓給Core供電。
對於要求低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可以實現1.2V輸入電源來提供輸出1.05V或1.1V的解決方案。伴隨著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受限, 維安WR0332/WR0341、WR0513係列在兼顧小型化封裝DFN-4 1mm*1mm*0.4mm的同時能夠很好的解決功耗和供電問題。
圖2 維安LDO低Vin輸入手機攝像頭供電方案
#維安低壓差線性穩壓器(LDO)
安防監控係統供電方案
安防視頻監控係統要求信號實時、連續、qingxi,erqietuxiangxinhaodeshujuliangfeichangda,xuyaojiangmonishexiangjicaijidaodemonishipinxinhaobianmayasuochengshuzixinhao,congerkeyizhijiejieruwangluojiaohuanjiluyoushebei。wangluoshexiangjiyibanyoutuxiang/聲音傳感器、A/D轉換器、圖像/聲音/控製器網絡服務器、外部報警、控製接口、鏡頭等部分組成。其對係統供電要求非常高,特別是在模擬部分要求低噪聲。此時LDO就可以作為完美解決方案。
圖3 LDO安防監控係統供電方案
圖3為係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後,需要多路LDO提供不同電壓的輸出,給係統的數字電源、模擬電源、主芯片的內核以及IO供電。選用維安LDO為係統供電,可在確保高可靠性的同時實現攝像頭模塊低EMI和高效率的電源電路。
#維安低壓差線性穩壓器(LDO)
選型關鍵參數及主要產品係列
低壓差線性穩壓器的主要性能參數有漏失電壓、瞬態響應、輸出精度、PSRR & Noise等。在CMOS Image Sensor 及安防監控係統供電時,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,一部分來自輸入端前級電路,另一部分則來自LDO自身。前者可通過提高PSRR來抑製外部的噪聲幹擾。後者就需要通過優化LDO的設計或者引入前饋電容來優化輸出Noise。
圖4 噪聲頻譜圖
在安防監控係統當中如果帶有音頻信號的處理應用,那麼就需要LDO給麥克風提供偏置電壓。由於麥克風微弱的信號在係統中會經過放大和A/D(模數)轉換,因此LDO在音頻範圍內(20 Hz~20 kHz)的Noise的差異會對編解碼後的數字音頻輸出產生較大的影響。
圖5 PSRR @ 10 Hz to 10 MHz
CMOS Image Sensor的動態負載範圍主要在10kHz到1MHz之間。因此,在較高頻率下,高PSRR可改善圖像質量。另外PSRR由LDO有源控製;而在高於100 kHz的頻率範圍,PSRR更多的受到係統中無源器件(電容器、負載電流、PCB布板)的影響。
在係統電路中, 提高紋波抑製能力需要注意以下幾點:
1、LDO的選擇。根據CMOS Image Sensor對電源PSRR的要求來選擇適合的LDO。
2、選xuan擇ze合he適shi的de電dian容rong器qi。對dui於yu某mou些xie陶tao瓷ci電dian容rong器qi,實shi際ji電dian容rong值zhi隨sui直zhi流liu偏pian壓ya和he應ying用yong的de工gong作zuo溫wen度du範fan圍wei而er變bian化hua,因yin此ci增zeng加jia更geng多duo的de電dian容rong並bing不bu一yi定ding會hui改gai善shan性xing能neng。
3、盡可能留夠壓降的餘量。LDO工作在接近Dropout模式時沒有充分的空間來抑製輸入紋波信號,會降低PSRR。
4、優化PCB線路。保證布板的合理性及接地環路設計盡可能小,以減少外部紋波的串擾。
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