驅動(dòng)高功率 LED 相機閃光燈

　　引言

　　拍照手機的質(zhì)量正不斷提高，其中包括更高的分辨率、更佳的焦距、功能增強的圖像處理軟件以及防抖動(dòng)等特性。然而比較落后的一方面是在低光照環(huán)境中拍攝照片時(shí)的閃光燈電能。許多手機由于提供了一個(gè)低電流LED拍照閃光或快閃，因而性能大打折扣，就低光照條件下獲得可接受圖像質(zhì)量的照片而言，這樣的光能是遠遠不夠的。

　　要想成為一種實(shí)用的快閃技術(shù)，光源就必須能夠在一定的目標范圍內提供足夠的亮度(例如：>50lux @ 1m)。業(yè)界一流的高功率、高亮度白光LED技術(shù)可實(shí)現這一目標— 每個(gè)芯片的驅動(dòng)電流高達 1500mA。

　　功能整合的手機設備將越來(lái)越受市場(chǎng)的推崇，因此呈現出了對小型化、通用靈活性、外形尺寸以及上市時(shí)間的不斷需求。為了滿(mǎn)足這些需求，TI 推出了一系列易于設計、且優(yōu)化的高功率 LED 閃光燈驅動(dòng)器 (TPS61050/2/4)。這些器件具有不到 25mm2 的解決方案尺寸，并且能夠為 LED 提供高達 5W 的電能。

　　在采用單體鋰離子(Li-Ion)電池的便攜式應用中，白光LED兩端壓降與電流調節器兩端凈空電壓(headroom voltage)的和可以低于或高于電池電壓。這就是說(shuō)LED驅動(dòng)器拓撲應該能夠處理降壓和升壓運行模式。

　　實(shí)施降壓轉換最簡(jiǎn)單的方法是利用一個(gè)線(xiàn)性低側電流調節器。這種方法的優(yōu)勢在于成本低且高效率，因為 LED 正向電壓通常會(huì )稍微低于額定的電池電壓。

　　本文將解決 LED 相機閃光燈應用及相關(guān)的難題，其中包括：高功率 LED 驅動(dòng)器架構、電池電流以及壓降。

　　LED 相機閃光燈驅動(dòng)器拓撲

　　不管廠(chǎng)商、型號、尺寸或功率如何，所有的 LED 都是在恒流驅動(dòng)時(shí)性能最佳。以流明為單位的光輸出與電流成正比，因此 LED 廠(chǎng)商規定了其器件在規定正向電流 IF 時(shí)的諸多特性(例如：光度、色溫等)。高功率 LED 會(huì )呈現出一個(gè)陡峭的 I-V 曲線(xiàn)，因此以恒定電壓驅動(dòng) LED 可導致明顯且幾乎無(wú)法預計的正向電流變化。

　　TPS6105x 產(chǎn)品采用一個(gè) 2MHz 恒定頻率、電流模式脈寬調制 (PWM) 轉換器生成驅動(dòng)高功率 LED 所需的輸出電壓。該器件集成了一個(gè)基于 NMOS 開(kāi)關(guān)的功率級和一個(gè)同步 NMOS 整流器。此外，該器件還實(shí)施了一個(gè)線(xiàn)性低側電流調節器，以在電池電壓高于二極管正向電壓時(shí)控制 LED 電流。

　　出于簡(jiǎn)化和減少芯片面積占用的目的，我們使用了低側電流檢測電路，該電流檢測電路基于一個(gè)設計旨在飽和區域運行的有源電流鏡。該器件根據電流阱兩端的壓降將自動(dòng)在線(xiàn)性降壓模式和具有最低 250mV 檢測電壓的電感升壓模式之間轉換。