浅析德州仪器运动相机和手持云台解决方案

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伴随互联网的迅猛发展与5G时代的到来，短视频成为了行业最火热的风口。智能手机加速更新换代的同时，运动相机与手持稳定器由于应用场景的多元化，以及性能和价格的优势，逐渐受到年轻人的喜爱。

1.运动相机系统介绍

相比于传统的数码相机，运动相机采用电子防抖的方式，在实际拍摄时只有部分的画面，通过内置陀螺仪和加速度计对摄像机抖动方向进行模糊判断，利用处理器的资源进行计算、并对剩下的画面进行补充，从而产生防抖的效果。随着处理器的不断发展，电子防抖由于其成本的优势，成为了运动相机的主流防抖方式。

详细的运动相机系统框图如下：

信号链部分，麦克风和镜头模组采集音视频信号，通过相应的编解码器后送入MCU进行处理，采用用户自定义的防抖的算法，最终将清晰的视频还原出来。

音频编解码器设备的主要组件是模数转换器（ADC），数模转换器（DAC）和数据接口总线，用于在编解码器和微控制器（ MCU）或DSP。随着便携式应用程序中系统复杂度的增加和尺寸的减小，功能集成成为设计人员的一种有吸引力的选择。用户可以使用I2C™或SPI™通信协议进行访问配置音频编解码器的相关寄存器。该器件可以在嘈杂的环境中从低电平远场信号中提取清晰的语音/多麦克风阵列。可能还需要一些逻辑器件如电平转换器件来匹配Flash或者外设接口与处理器之间的电平不兼容的问题。

电源轨部分，通常是5V的USB接口，经过充电芯片为系统供电/锂电池进行充电。当没有外接外部供电时，电池会经过高效率的DC-DC芯片为系统提供电能。为了保证画质的稳定以及MCU的性能，通常采用具有低噪声的LDO对镜头模组以及MCU的时钟供电。

动相机系统中。电池的节数大都是在1节。随着人们对于高品质视频的追求，在画质以及帧数提升的同时，处理器的功耗也会随之不断增加。TI的充电芯片还可以提电源路径管理的功能，可以灵活的配置充电过程中电源输入、电池与系统负载之间的关系，还可以通过JEFET根据实际温度调节合适的充电电流。高效率的供电方案可以减小系统的体积并且延长使用时长，也降低了开发者的设计难度。

运动相机对芯片的封装和功耗有严格的要求。TI的产品非常的丰富，这里简单推荐几款IC，关心的指标主要是功耗和封装。

运动相机方案汇总

Part number	功能	功耗	封装	特点
BQ25616	充电芯片	9.5-µA待机功耗	4.00mm × 4.00mm	OTG, NVDC, JEITA，1节电池3A高效充电芯片
TLV62568	降压芯片	35µA，关断2uA	1.60mm × 1.60mm	SOT-23,1A 高效降压芯片
TLV62569	降压芯片	35µA，关断2uA	1.60mm × 1.60mm	SOT-23, 2A 高效降压芯片
TLV62585	降压芯片	35µA，关断2uA	1.60mm × 1.60mm	QFN/ SOT-23, 3A 高效降压芯片
TLV703	LDO	35μA	2.90mm × 1.60mm	300mA 低 Iq 低压降 LDO
TLV320AIC3204	音频编解码器	-	5.00mm × 5.00mm	Power TuneTM ，超低功耗立体声音频编解码器
TXS0102	电平转换器	-	1.40mm × 1.00mm	2位双向电平转换器

2.手持稳定器系统介绍

手持稳定器又称手持云台，是无人机云台的衍生品，将无人机上运用的自动稳定协调系统的技术运用转移到手机（或相机）拍摄上，是一种高科技的便携式移动摄影器材。相对于传统的斯坦尼康式机械稳定器，手持云台这种电子稳定器极大的简化了拍摄者的拍摄难度。该装置内置的陀螺仪传感器检测到三轴抖动的位置和方向后，通过MCU处理这些数据并且驱动俯仰轴，横滚轴以及航向轴的三个电机，通过转动来产生与我们手部抖动相反的作用力，从而抵消画面的震动，实现拍摄视频的稳定性。

详细的手持稳定器系统框图如下：

手持稳定器方面对芯片的封装和功耗也有严格的要求。如下是TI在手持稳定器方面解决方案汇总。

手持稳定器方案汇总

Part number	功能	功耗	封装	特点
BQ25883	充电芯片	30uA	4.00mm x 4.00mm	I2C 控制，2 节电池 2A 升压充电器
TPS563201	降压芯片	关断1uA	1.60mm x 2.90mm	4.5V 至 17V 输入、3A 输出、同步 SWIFT 降压转换器
TLV62569	降压芯片	35µ，关断2uA	1.60mm x 1.60mm	SOT-23, 2A 高效降压芯片
TLV703	LDO	35 μA	2.90mm × 1.60mm	300mA 低 Iq 低压降 LDO
DRV8323	三相马达驱动	-	6.00mm × 6.00mm	具有三个分流放大器的 60V 三相智能栅极驱动器
DRV5055	线性霍尔传感器	-	2.92mm × 1.30mm	高精度 3.3V 或 5V 比例式双极霍尔效应传感器系列

电源轨部分，一般通过USB接口，采用充电芯片为系统供电/锂电池进行充电。考虑到云台无刷电机驱动的效率，通常会采用多节锂电池为电机驱动供电，较高的母线电压还可以降低主回路中的电流，减少不必要的线损。此外，为了保证系统的性能和待机时长，还需要采用高效的降压芯片为处理器进行供电，以及低噪声的LDO为处理器的时钟提供基准。

信号链部分：通过两个线性霍尔传感器检测无刷直流电机位置的偏移，处理器将检测到三轴抖动的位置和方向的偏移量，执行相应的算法。通过驱动芯片来驱动无刷电机补偿该偏移量，最终实现视频的稳定拍摄。

审核编辑：金巧