??［摘要］ LED 已經(jīng)成為移動電話中電影照明和相機閃光燈的標(biāo)準(zhǔn)解決方案。對于更高畫質(zhì)和更高分辨率的需求，要求更亮的閃光燈 LED 解決方案。所面臨的挑戰(zhàn)是如何通過實現(xiàn)最高效率的解決方案來從電池中擠壓出最佳的光通量。這樣一來，從電池吸收大電流的運行，要求具備許多省電運行特性以及一種穩(wěn)健的系統(tǒng)設(shè)計。本文將介紹一種系統(tǒng)層閃光燈 LED 驅(qū)動器設(shè)計，以及能夠確保系統(tǒng)安全運行和集成的一些特性。 ? ??高效的相機閃光燈 LED 驅(qū)動 ? ??高分辨率相機在最低光照環(huán)境下，要求有高亮度的閃光來完成照相。客戶要求提供一種閃光燈解決方案作為手機的標(biāo)準(zhǔn)功能。安裝閃光燈的移動電話已經(jīng)成為一種有吸引力的賣點。這種特性需要高光通量，從而給高效 LED 驅(qū)動器系統(tǒng)設(shè)計帶來了挑戰(zhàn)。 ? ??系統(tǒng)設(shè)計 ? ??移動電話中閃光燈 LED 的高正向電壓和電流以及給定的電池電壓，讓升壓轉(zhuǎn)換器成為最佳的解決方案。驅(qū)動大電流時，基于電感的升壓轉(zhuǎn)換器呈現(xiàn)出令人滿意的效率。LED?必須為電流驅(qū)動，因為正向電壓不僅僅隨溫度而變化，而且也有其自身的差異。正向電壓的這種變化源自于其生產(chǎn)過程，其變化范圍為 ±20%，請參見圖 1。 ? ?? ??圖 1 閃光燈 LED VF / IF 圖 ? ??將閃光燈 LED 與一個電流檢測電阻串聯(lián)，然后通過一個升壓轉(zhuǎn)換器來驅(qū)動，這是一種簡單的方法。圖 1 描述了這種方法。 ? ?? ??圖2使用外部電流檢測電阻的簡單LED 驅(qū)動方法 ? ??對升壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓進行控制，以匹配通過外部電阻檢測的設(shè)定 LED 電流。不幸的是，這樣做會讓設(shè)計人員背離要從電池提供的有限電能中擠壓出最高光通量的目標(biāo)。外部電流檢測電阻帶有高功耗，其大小受到控制，目的是在低電流狀態(tài)下也可以提供可用的裕量電壓，從而為持續(xù)的電影照明提供驅(qū)動。另一方面，如果電流增加，則電流檢測電阻的壓降升高，帶來大量的功耗。另外，具有理想功耗額定值的高精度電阻較昂貴，且會增加解決方案的體積，從而每條 LED 通道都要求一個電阻。 ??因此，更好的解決方案是一個集成在 LED 驅(qū)動器中的有源電流阱或者電流源，如圖 3 所示。我們可使用一種壓降和由此產(chǎn)生的功耗都得到降低的方法對內(nèi)部電流檢測電阻進行調(diào)節(jié)，具體調(diào)節(jié)情況取決于 LED 電流的大小。如果為低 LED 電流，則壓降可以維持足夠的高以獲得精確的檢測信號。 ? ?? ??圖3使用自適應(yīng)電流阱和檢測的改進型LED 驅(qū)動方案 ? ??電流阱不僅僅檢測 LED 電流，通過動態(tài)調(diào)節(jié)電阻，其還可以對 LED 電流進行調(diào)節(jié)。所產(chǎn)生的電流阱壓降作為動態(tài)調(diào)節(jié)升壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓所需的信息，旨在任何電流電平下都能夠?qū)⒐目刂圃谝粋€可接收的最低限度。 ? ?? ??圖4有源電流檢測與電阻式電流檢測比較 ? ??圖 4 顯示了使用一個 1Ω 電阻檢測電流和使用一個調(diào)節(jié)至 400mv 壓降的有源電流檢測方法之間的比較情況。受益于低功耗，有源電流檢測方法明顯有助于更高的系統(tǒng)效率。 ? ??從電池擠壓出光通量 ? ??過去，RF PA 從移動電話電池吸取最高的脈沖電流。隨著過去 5 年間多功能手機的發(fā)展，處理器供電和本文重點介紹的閃光燈 LED 供電吸取了最高的電流。例如，如果要驅(qū)動 1.5A 的 LED 電流，從電池吸取的電流可高達 3A，這是因為升壓轉(zhuǎn)換器的電壓比。如此高的電流會使電池電壓急劇下降。欠壓閾值檢測機制會防止系統(tǒng)在這種情況下出現(xiàn)故障。在閃光燈開啟時由于低電池電壓電話會徹底關(guān)機，這是一種非常糟糕的用戶體驗。常用的解決方案是在低電池電壓狀態(tài)時讓相機軟件關(guān)閉閃光燈，相比之下不使用閃光的用戶體驗還不至于太壞。PMIC?提供的緩慢電池電壓信息刷新率、電池溫度和老化效應(yīng)以及更嚴(yán)重的不準(zhǔn)確性放寬了安全的界限。 ??如果閃光燈驅(qū)動器本身能夠防止電池電壓下降過多，那么就可以保持較小的安全界限。通過使用一個受控轉(zhuǎn)換率升高 LED 電流，并在上升期間持續(xù)監(jiān)控電池電壓可以實現(xiàn)這一目標(biāo)。 ??TI 擁有一種監(jiān)控電池電壓的閃光燈驅(qū)動器技術(shù)。要獲得穩(wěn)定的 LED 電流波形并且避免過多的電池壓降，閃光燈驅(qū)動器要主動控制 LED 電流上升/下降順序。在上升階段（上升斜率為 25mA/12μs），要對輸入電壓進行監(jiān)控。如果輸入電壓降至某個設(shè)定閾值以下，則器件即刻停止讓 LED 電流進一步上升至該設(shè)定閾值，并將閃光燈電流保持在實際電平，參見圖 5。 ? ?? ??圖5電池壓降監(jiān)控 ? ??因此，可以保證安全界限非常小，并且手機不會關(guān)機。電池周期中的不可逆電池壓降得到避免，并且增加了電池總體工作時間。 ? ??安全系統(tǒng)集成