??［摘要］ LED 已經成為移動電話中電影照明和相機閃光燈的標準解決方案。對于更高畫質和更高分辨率的需求，要求更亮的閃光燈 LED 解決方案。所面臨的挑戰是如何通過實現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健的系統設計。本文將介紹一種系統層閃光燈 LED 驅動器設計，以及能夠確保系統安全運行和集成的一些特性。 ? ??高效的相機閃光燈 LED 驅動 ? ??高分辨率相機在最低光照環境下，要求有高亮度的閃光來完成照相?？蛻粢筇峁┮环N閃光燈解決方案作為手機的標準功能。安裝閃光燈的移動電話已經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 驅動器系統設計帶來了挑戰。 ? ??系統設計 ? ??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，讓升壓轉換器成為最佳的解決方案。驅動大電流時，基于電感的升壓轉換器呈現出令人滿意的效率。LED?必須為電流驅動，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，然后通過一個升壓轉換器來驅動，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 驅動方法 ? ??對升壓調節器的輸出電壓進行控制，以匹配通過外部電阻檢測的設定 LED 電流。不幸的是，這樣做會讓設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。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下也可以提供可用的裕量電壓，從而為持續的電影照明提供驅動。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生的功耗都得到降低的方法對內部電流檢測電阻進行調節，具體調節情況取決于 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使用自適應電流阱和檢測的改進型LED 驅動方案 ? ??電流阱不僅僅檢測 LED 電流，通過動態調節電阻，其還可以對 LED 電流進行調節。所產生的電流阱壓降作為動態調節升壓轉換器輸出電壓所需的信息，旨在任何電流電平下都能夠將功耗控制在一個可接收的最低限度。 ? ?? ??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節至 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在這種情況下出現故障。在閃光燈開啟時由于低電池電壓電話會徹底關機，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時讓相機軟件關閉閃光燈，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以及更嚴重的不準確性放寬了安全的界限。 ??如果閃光燈驅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換率升高 LED 電流，并在上升期間持續監控電池電壓可以實現這一目標。 ??TI 擁有一種監控電池電壓的閃光燈驅動器技術。要獲得穩定的 LED 電流波形并且避免過多的電池壓降，閃光燈驅動器要主動控制 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控。如果輸入電壓降至某個設定閾值以下，則器件即刻停止讓 LED 電流進一步上升至該設定閾值，并將閃光燈電流保持在實際電平，參見圖 5。 ? ?? ??圖5電池壓降監控 ? ??因此，可以保證安全界限非常小，并且手機不會關機。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。 ? ??安全系統集成