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[導(dǎo)讀]前言每年市場上都要新增幾百款手機,這些手機的基本功能都一樣,那就是通信。手機的周邊設(shè)計是增加手機附加功能、增加手機賣點以及新利潤點的主要途徑。不同手機的區(qū)別主要

前言

每年市場上都要新增幾百款手機,這些手機的基本功能都一樣,那就是通信。手機的周邊設(shè)計是增加手機附加功能、增加手機賣點以及新利潤點的主要途徑。不同手機的區(qū)別主要住于外圍功能,譬如外觀、屏幕顏色亮度、多媒體功能、藍(lán)牙、照相機功能等。手機集成照相機功能是現(xiàn)在手機設(shè)計的必然趨勢,手機相機的像素也越來越高。為獲得更好的圖像效果,手機相機的閃光燈功能也變得越來越重要。

目前的手機相機主要采用 LED閃光燈。閃燈用的LED只需要3.5~4.5V直流電壓、120~250mA電流就可以發(fā)出2000~7500mcd的高亮度光。LED低壓閃光燈電路簡單、高效、省電,而且成本低、PCB面積小,特別適用于手機、數(shù)碼相機和手持設(shè)備,很受手持影像產(chǎn)品市場的青睞。

LED閃光燈驅(qū)動控制正向電流方案

根據(jù)驅(qū)動電路的輸出特性,LED閃光燈的驅(qū)動電路可分為恒壓型和恒流型;按電路工作原理,可以分為升壓電路和電荷泵電路。

LED是電流驅(qū)動型器件 ,其亮度與電流成比例關(guān)系。在恒壓型驅(qū)動電路中,往往有一個電阻與LED串聯(lián),用來確定產(chǎn)生預(yù)期正向電流所需向LED提供的電壓。這種方式有一個缺點,即LED正向電壓的任何變化都會導(dǎo)致LED電流的變化,從而無法保證流過LED的電流等于預(yù)設(shè)值,也就無法確保LED的亮度恒定。

在恒流型驅(qū)動電路中,通過檢測串聯(lián)在LED上電阻的電壓來保證流過LED的電流恒定。這種方式可以消除正向電壓變化所導(dǎo)致的電流變化,因此可產(chǎn)生固定的LED亮度。

由于手機電池電壓的工作范圍一般為3.6V~4.2V,而LED的正向電壓一般為3V~4V,所以存低電壓輸入、高電壓輸出的時候,必須采用升壓電路將電壓升高以驅(qū)動LED。閃光燈驅(qū)動一般采用兩種方式升壓,一種是采用電感作儲能元件的升壓電路,另一種是采用電容作儲能元件的電荷泵。

升壓電路采用電感作為儲能元件,其優(yōu)點是效率相對較高。圖l給出了升壓電路的原理圖。

 


現(xiàn)在市場的LED閃光燈驅(qū)動控制器都集成了控制電路和升壓開關(guān)管,但是電感和用于續(xù)流的肖特基二極管還是外接的,這增加了電路的復(fù)雜性、成本和PCB面積。此外,由于閃光燈驅(qū)功電路、LED、顯示屏、手機天線一般位于手機上端,與手機的射頻電路靠得很近,所以有效防止驅(qū)動電路電感的EMI干擾也是很重要的問題。

電荷泵采用電容作儲能元件,電荷泵不需要外接電感,因此不存在電磁干擾的問題。此外,整個解決方案所占PCB的面積也較小,但相對來說效率較低。由于閃光燈工作時間非常短,持續(xù)時間一般為100~300ms,所以效率對電池使用時間的影響不是太大。

LED閃光燈驅(qū)動電路設(shè)計

Sipex公司的基于電荷泵工作模式的閃光燈驅(qū)動芯片,SP6686、SP6685和SP7685支持的閃光燈電流分別為400mA、700mA和1.2A。由于它們的開關(guān)頻率高達(dá)2.4MHz,所以輸入輸出電容和電荷泵電容的容值都可以選擇比業(yè)內(nèi)其產(chǎn)品低。這三款產(chǎn)品都腳對腳兼容,僅僅是電流的最大值不同。下面以SP6685為例討論這些產(chǎn)品的特性和應(yīng)用,圖2是SP6685的應(yīng)用電路圖。

 


Sipex閃光燈驅(qū)動器系列產(chǎn)品的外圍電路非常簡單,僅僅需要三個電容兩個電阻,其中Rsense和RSET來設(shè)置閃光模式和常亮模式的LED電流。

1.SP6685的常亮模式:

SP6685為恒流型驅(qū)動芯片,在常亮模式下FB管腳的電壓50Mv(典型值),這樣LED上的電流為:

ILED=50mV/Rsense

需要指出的是,由于FB的電壓為50mA,所以即使通過滿載200mA電流,Rsense消耗的功率為:

Rsense=50mV&TImes;200mA=0.01W

由此可見,僅用0603封裝的SMD電阻就可以滿足要求。但在恒壓輸出工作模式的驅(qū)動電路中,限流電阻必須選擇較大的封裝。LED的正向電壓一般為3V∽4V,當(dāng)輸出電壓為5V時,加在限流電阻上的電壓為1V∽2V,假設(shè)閃光燈電流200mA,則限流電阻的功耗為:

PR=U&TImes;I=(1V∽2V)&TImes;0.2A=0.2W∽0.4W

這時必須采用4個1206封裝的貼片電阻。相比采用一個0603電阻的SP6685,其PCB面積大大增加。

與恒壓輸出的電荷泵相比,SP6685具有效率方面的優(yōu)勢。電荷泵的效率η取決于輸入電壓Vin LED的正向電壓Vf和升壓倍數(shù)K(1X,1.5X,2X),其方程式為:

η=Vf / (Vin&TImes;k)

由于手機電池的工作范圍3.6V∽4.2V,當(dāng)輸出電壓為5V時,電荷泵必須工作在升壓模式下,即K必須為或者2。而實際上,當(dāng)輸入電壓高于LED正向電壓Vf一定幅值時,電荷泵可以工作在1X模式下,這時的功率將大大超過1.5X和2X模式下的效率。

2.SP6685的閃光模式:

SP6685的閃光模式下的FB電壓由RSET決定,計算公式如下:

VFB=(1.26V×RSET)×11.2kΩ

其中,1.26V是芯片內(nèi)部參考電壓,使內(nèi)部限流電阻。這樣,LED上的電流為:

ILED=VFB/Rsense

由于LED的電流不通過RSET,所以幾乎不消耗功率,可以選擇0603或者0402封裝的電阻。在整個閃光燈驅(qū)動電路方案中,僅需要兩個封裝的電阻和三個0805封裝的電阻,所需的PCB面積為5.4×3mm,具有業(yè)內(nèi)最小體積。

綜合所述,Sipex公司的閃光燈驅(qū)動系列產(chǎn)品具有很多優(yōu)勢,包括:采用電流控制模式,可以精確控制LED上的電流和亮度;外圍器件最少,所需封裝最小;開關(guān)頻率最高,可以選擇較小容值的濾波電容和電荷泵電容;

不需要電感,不會產(chǎn)生EMI干擾問題;可以工作在1X模式下并且反饋電壓低至50mV,所以SP7685/6685/6686的效率在采用電荷泵模式的芯片中為最高;SP7685內(nèi)置Timeout功能,在閃光模式下2.5秒后自動關(guān)機,從而保護(hù)LED,以免LED過熱;提供業(yè)內(nèi)最大驅(qū)動電流(達(dá)1.2A),并有700mA、400mA不同等。

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