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手机相机的LED闪光灯驱动电路设计
[2012/5/28 16:04:00]   来源:中国之光网   编辑:zhaomingr   评论0
摘要:每年市场上都要新增几百款手机,这些手机的基本功能都一样,那就是通信。手机的周边设计是增加手机附加功能、增加手机卖点以及新利润点的主要途径。不同手机的区别主要住于外围功能,譬如外观、屏幕颜色亮度、多媒体......

  每年市场上都要新增几百款手机,这些手机的基本功能都一样,那就是通信。手机的周边设计是增加手机附加功能、增加手机卖点以及新利润点的主要途径。不同手机的区别主要住于外围功能,譬如外观、屏幕颜色亮度、多媒体功能。


  现在市场的LED闪光灯驱动控制器都集成了控制电路和升压开关管,但是电感和用于续流的肖特基二极管还是外接的,这增加了电路的复杂性、成本和PCB面积。此外,由于闪光灯驱功电路、LED、显示屏、手机天线一般位于手机上端,与手机的射频电路靠得很近,所以有效防止驱动电路电感的EMI干扰也是很重要的问题。


  电荷泵采用电容作储能元件,电荷泵不需要外接电感,因此不存在电磁干扰的问题。此外,整个解决方案所占PCB的面积也较小,但相对来说效率较低。由于闪光灯工作时间非常短,持续时间一般为100~300ms,所以效率对电池使用时间的影响不是太大。


  LED闪光灯驱动电路设计


  Sipex公司的基于电荷泵工作模式的闪光灯


  Sipex闪光灯驱动器系列产品的外围电路非常简单,仅仅需要三个电容两个电阻,其中Rsense和RSET来设置闪光模式和常亮模式的LED电流。


  1.SP6685的常亮模式:


  SP6685为恒流型驱动芯片,在常亮模式下FB管脚的电压50Mv(典型值),这样LED上的电流为:


  ILED=50mV/Rsense


  需要指出的是,由于FB的电压为50mA,所以即使通过满载200mA电流,Rsense消耗的功率为:


  Rsense=50mV200mA=0.01W


  由此可见,仅用0603封装的SMD电阻就可以满足要求。但在恒压输出工作模式的驱动电路中,限流电阻必须选择较大的封装。LED的正向电压一般为3V∽4V,当输出电压为5V时,加在限流电阻上的电压为1V∽2V,假设闪光灯电流200mA,则限流电阻的功耗为:


  PR=UI=(1V∽2V)0.2A=0.2W∽0.4W


  这时必须采用4个1206封装的贴片电阻。相比采用一个0603电阻的SP6685,其PCB面积大大增加。


  与恒压输出的电荷泵相比,SP6685具有效率方面的优势。


  电荷泵的效率η取决于输入电压VinLED的正向电压Vf和升压倍数K(1X,1.5X,2X),其方程式为:


  η=Vf/(Vink)


  由于手机电池的工作范围3.6V∽4.2V,当输出电压为5V时,电荷泵必须工作在升压模式下,即K必须为或者2.而实际上,当输入电压高于LED正向电压Vf一定幅值时,电荷泵可以工作在1X模式下,这时的功率将大大超过1.5X和2X模式下的效率。


  2.SP6685的闪光模式:


  SP6685的闪光模式下的FB电压由RSET决定,计算公式如下:


  VFB=(1.26VRSET)11.2kΩ


  其中,1.26V是芯片内部参考电压,使内部限流电阻。这样,LED上的电流为:


  ILED=VFB/Rsense


  由于LED的电流不通过RSET,所以几乎不消耗功率,可以选择0603或者0402封装的电阻。在整个闪光灯驱动电路方案中,仅需要两个封装的电阻和三个0805封装的电阻,所需的PCB面积为5.43mm,具有业内最小体积。


  综合所述,Sipex公司的闪光灯驱动系列产品具有很多优势,包括:采用电流控制模式,可以精确控制LED上的电流和亮度;外围器件最少,所需封装最小;开关频率最高,可以选择较小容值的滤波电容和电荷泵电容;


  不需要电感,不会产生EMI干扰问题;可以工作在1X模式下并且反馈电压低至50mV,所以SP7685/6685/6686的效率在采用电荷泵模式的芯片中为最高;SP7685内置Timeout功能,在闪光模式下2.5秒后自动关机,从而保护LED,以免LED过热;提供业内最大驱动电流(达1.2A),并有700mA、400mA不同等级的驱动芯片供选择。

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