驅(qū)動(dòng)高功率LED相機(jī)閃光燈
引言
拍照手機(jī)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(qiáng)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(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(biāo)范圍內(nèi)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(xiàn)這一目標(biāo)— 每個(gè)芯片的驅(qū)動(dòng)電流高達(dá)1500mA。
功能整合的手機(jī)設(shè)備將越來(lái)越受市場(chǎng)的推崇，因此呈現(xiàn)出了對(duì)小型化、通用靈活性、外形尺寸以及上市時(shí)間的不斷需求。為了滿足這些需求，TI推出了一系列易于設(shè)計(jì)、且優(yōu)化的高功率 LED 閃光燈驅(qū)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?yàn)?LED 提供高達(dá) 5W 的電能。
在采用單體鋰離子(Li-Ion)電池的便攜式應(yīng)用中，白光LED兩端壓降與電流調(diào)節(jié)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(qū)動(dòng)器拓?fù)鋺?yīng)該能夠處理降壓和升壓運(yùn)行模式。
實(shí)施降壓轉(zhuǎn)換最簡(jiǎn)單的方法是利用一個(gè)線性低側(cè)電流調(diào)節(jié)器。這種方法的優(yōu)勢(shì)在于成本低且高效率，因?yàn)?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(jī)閃光燈應(yīng)用及相關(guān)的難題，其中包括：高功率 LED 驅(qū)動(dòng)器架構(gòu)、電池電流以及壓降。
LED 相機(jī)閃光燈驅(qū)動(dòng)器拓?fù)?BR>
不管廠商、型號(hào)、尺寸或功率如何，所有的 LED 都是在恒流驅(qū)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 廠商規(guī)定了其器件在規(guī)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(xiàn)出一個(gè)陡峭的 I-V 曲線，因此以恒定電壓驅(qū)動(dòng) LED 可導(dǎo)致明顯且?guī)缀鯚o(wú)法預(yù)計(jì)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(diào)制 (PWM) 轉(zhuǎn)換器生成驅(qū)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(jí)和一個(gè)同步 NMOS 整流器。此外，該器件還實(shí)施了一個(gè)線性低側(cè)電流調(diào)節(jié)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(cè)電流檢測(cè)電路，該電流檢測(cè)電路基于一個(gè)設(shè)計(jì)旨在飽和區(qū)域運(yùn)行的有源電流鏡。該器件根據(jù)電流阱兩端的壓降將自動(dòng)在線性降壓模式和具有最低 250mV 檢測(cè)電壓的電感升壓模式之間轉(zhuǎn)換。
這種架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于在所有的 LED 電流和電池電壓條件下其效率都非常高，因?yàn)榭梢詫⑤斎腚妷荷龎褐?LED 正向電壓與電流阱凈空電壓之和。
電流檢測(cè)的挑戰(zhàn)在于精確和高效率，這是兩個(gè)相互沖突的方面。電流檢測(cè)/調(diào)節(jié)電路兩端的凈空電壓越低，節(jié)約的電能就越多，但是這是以噪聲靈敏度為代價(jià)的。
由于拍照手機(jī)應(yīng)用中 LED 閃光功能使用的不那么頻繁，這樣一來(lái)我們就有了使用電感功率級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)其他功能的想法。TPS6105x 器件不僅可以起到穩(wěn)壓電流源的作用，而且還可起到標(biāo)準(zhǔn)升壓穩(wěn)壓器的作用。電壓模
