??［摘要］ LED 已經(jīng)成為移動(dòng)電話中電影照明和相機(jī)閃光燈的標(biāo)準(zhǔn)解決方案。對(duì)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(guò)實(shí)現(xiàn)最高效率的解決方案來(lái)從電池中擠壓出最佳的光通量。這樣一來(lái)，從電池吸收大電流的運(yùn)行，要求具備許多省電運(yùn)行特性以及一種穩(wěn)健的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文將介紹一種系統(tǒng)層閃光燈 LED 驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)，以及能夠確保系統(tǒng)安全運(yùn)行和集成的一些特性。 ? ??高效的相機(jī)閃光燈 LED 驅(qū)動(dòng) ? ??高分辨率相機(jī)在最低光照環(huán)境下，要求有高亮度的閃光來(lái)完成照相。客戶要求提供一種閃光燈解決方案作為手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)功能。安裝閃光燈的移動(dòng)電話已經(jīng)成為一種有吸引力的賣點(diǎn)。這種特性需要高光通量，從而給高效 LED 驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。 ? ??系統(tǒng)設(shè)計(jì) ? ??移動(dòng)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(dòng)大電流時(shí)，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(dòng)，因?yàn)檎螂妷翰粌H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(guò)程，其變化范圍為 ±20%，請(qǐng)參見圖 1。 ? ?? ??圖 1 閃光燈 LED VF / IF 圖 ? ??將閃光燈 LED 與一個(gè)電流檢測(cè)電阻串聯(lián)，然后通過(guò)一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)驅(qū)動(dòng)，這是一種簡(jiǎn)單的方法。圖 1 描述了這種方法。 ? ?? ??圖2使用外部電流檢測(cè)電阻的簡(jiǎn)單LED 驅(qū)動(dòng)方法 ? ??對(duì)升壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓進(jìn)行控制，以匹配通過(guò)外部電阻檢測(cè)的設(shè)定 LED 電流。不幸的是，這樣做會(huì)讓設(shè)計(jì)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(cè)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(dòng)。另一方面，如果電流增加，則電流檢測(cè)電阻的壓降升高，帶來(lái)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(huì)增加解決方案的體積，從而每條 LED 通道都要求一個(gè)電阻。 ??因此，更好的解決方案是一個(gè)集成在 LED 驅(qū)動(dòng)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(duì)內(nèi)部電流檢測(cè)電阻進(jìn)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(cè)信號(hào)。 ? ?? ??圖3使用自適應(yīng)電流阱和檢測(cè)的改進(jìn)型LED 驅(qū)動(dòng)方案 ? ??電流阱不僅僅檢測(cè) LED 電流，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電阻，其還可以對(duì) LED 電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。所產(chǎn)生的電流阱壓降作為動(dòng)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€(gè)可接收的最低限度。 ? ?? ??圖4有源電流檢測(cè)與電阻式電流檢測(cè)比較 ? ??圖 4 顯示了使用一個(gè) 1Ω 電阻檢測(cè)電流和使用一個(gè)調(diào)節(jié)至 400mv 壓降的有源電流檢測(cè)方法之間的比較情況。受益于低功耗，有源電流檢測(cè)方法明顯有助于更高的系統(tǒng)效率。 ? ??從電池?cái)D壓出光通量 ? ??過(guò)去，RF PA 從移動(dòng)電話電池吸取最高的脈沖電流。隨著過(guò)去 5 年間多功能手機(jī)的發(fā)展，處理器供電和本文重點(diǎn)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(dòng) 1.5A 的 LED 電流，從電池吸取的電流可高達(dá) 3A，這是因?yàn)樯龎恨D(zhuǎn)換器的電壓比。如此高的電流會(huì)使電池電壓急劇下降。欠壓閾值檢測(cè)機(jī)制會(huì)防止系統(tǒng)在這種情況下出現(xiàn)故障。在閃光燈開啟時(shí)由于低電池電壓電話會(huì)徹底關(guān)機(jī)，這是一種非常糟糕的用戶體驗(yàn)。常用的解決方案是在低電池電壓狀態(tài)時(shí)讓相機(jī)軟件關(guān)閉閃光燈，相比之下不使用閃光的用戶體驗(yàn)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(dòng)器本身能夠防止電池電壓下降過(guò)多，那么就可以保持較小的安全界限。通過(guò)使用一個(gè)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(shí)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(dòng)器技術(shù)。要獲得穩(wěn)定的 LED 電流波形并且避免過(guò)多的電池壓降，閃光燈驅(qū)動(dòng)器要主動(dòng)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(duì)輸入電壓進(jìn)行監(jiān)控。如果輸入電壓降至某個(gè)設(shè)定閾值以下，則器件即刻停止讓 LED 電流進(jìn)一步上升至該設(shè)定閾值，并將閃光燈電流保持在實(shí)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(jī)不會(huì)關(guān)機(jī)。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(shí)間。 ? ??安全系統(tǒng)集成