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小电流闪光灯的驱动设计
发布时间:2015-01-05 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]- 如今，愈来愈多的手机、MP4、PDA等数码产品带有拍照功能，随着百万像素摄像头应用的普及，用户对照相及摄像的效果与质量要求也逐渐提高。为了在环境亮度较暗的情况下，仍能获得较好的拍摄质量，部分手机、MP4、PDA产品中已经添加了闪光灯。有了闪光灯，才能真正不受环境的限制，“想拍就拍”；同时闪光灯还能当作手电筒使用，在必要的时候用作应急照明。带有闪光灯的这类产品，更像“数码相机”，因此受到了用户的普遍欢迎。
小电流闪光灯的驱动要求
鉴于种种原因，市场上大部分手机、MP4、PDA等产品中的闪光灯是用低亮度、低成本的LED来实现。这类闪光灯内部通常是由几个白光LED灯芯组成，有的直接在内部并接或串接，只提供2个连接引脚；有的提供6个引脚让用户在外部自由配置成串联或并联形式。由于串联连接闪光灯需要基于电感的Boost升压芯片来驱动，电感体积过大以及EMI干扰较严重使其很难在手持设备中使用，故目前手持设备应用中大多使用并联连接的闪光灯。
图1 几种典型的闪光灯管芯连接方式
受制于目前LED的工艺水平和价格，手持设备应用中的闪光灯通常只允许每颗30mA左右的持续电流和不超过100mA的峰值电流（厂家对峰值电流的持续时间和频率有严格要求）。由于通过电流较小，闪光时亮度较低（约为5000mcd），这显然达不到专业相机闪光灯（多采用氙气灯）的要求，但因为LED闪光灯成本低，实现简单，目前仍然是手持设备的主要选择。
实现闪光灯功能，需要添加一片闪光灯驱动芯片。不仅要求其能将灯点亮，还要能灵活地设定工作电流，同时又要能在Torch模式或Flash模式中方便切换。工作在Torch模式时，闪光灯持续发光，用作手电筒照明或拍摄短片时背景照明，也可用作黑暗环境下拍照前的预闪。而工作在Flash模式时，则用作拍照时短时间闪光，加大曝光量。闪光灯驱动芯片是否可以灵活的设定共模电感驱动电流以及方便地进行模式切换决定了该芯片的易用性。
传统解决方案面积大，效率低
在通过较大电流时，闪光灯管的正向压降VF（4～4.5V）通常要高于锂电池的电压，所以并联闪光灯驱动芯片大都采用Charge Pump升压技术，将电池电压升到一个较高值来驱动LED。在传统解决方案中，普遍使用一种恒压输出的Charge Pump芯片来驱动小电流闪光灯。如图2为某典型产品的应用方案。该芯片输出恒定的电压（4.5V或5V），通过RB限流电阻设定Torch模式下的电流；而在Flash模式时，将Flash Gate（N沟的MOSFET）闭合，RB与RF两个限流电阻并联，等效电阻值降低，导致流过LED灯的电流明显增大，亮度增加，发生“闪光”。
图2 传统小电流闪光灯驱动方案
图2中的解决方案有两个明显缺点：
1，芯片工作在固定2倍升压模式，恒压输出，效率很低。
2．由于Torch和Flash模式下通过LED灯电流较大，限流电阻需要使用0603或0805的封装，Flash Gate一般也要使用SOT23的封装。这不仅增加了电路功率电感面积，也增加方案成本。
一些改进的产品采用了分数电荷泵工作模式，稍微提高了一些转换效率，但依旧使用恒压输出，需要外置限流电阻和MOS开关，仍然无法克服上述缺点。
CP2130的新型闪光灯驱动方案
市场上一些专用的闪光灯驱动芯片可以很好的解决上述问题，但这类产品通常都是专为高达500mA甚至安培级电流的闪光灯应用而设计的，芯片价格很高，这使得很多客户不得不继续使用传统的解决方案。
启攀微电子（Chiphomer）针对小电流闪光灯的应用现状，开发的新产品CP2130，给出了一种全新的闪光灯驱动方案，有效的解决了方案易用性和成本的矛盾。
CP2130是一种1倍，1.5倍自适应模式切换的电荷泵型LED驱动芯片，可支持多达5颗LED灯的应用，支持宽频率范围的PWM调光，驱动电流由ISET脚的RSET电阻设定，采用小体积（3mm x 3mm）的QFN16封装。基于Smart Mirror专利技术，可为各LED通道提供色码电感超精确电流匹配。驱动2.8inch LCD背光的典型应用方案见图3。
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