小電流閃光燈的驅(qū)動(dòng)電路

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1、小電流閃光燈的驅(qū)動(dòng)電路鑒于種種原因，市場(chǎng)上大部分手機(jī)、MP4、PDA等產(chǎn)品中的閃光燈是用低亮度、低成本的LED來(lái)實(shí)現(xiàn)。這類閃光燈內(nèi)部通常是由幾個(gè)白光LED燈芯組成，有的直接在內(nèi)部并接或串接，只提供2個(gè)連接引腳；有的提供6個(gè)引腳讓用戶在外部自由配置成串聯(lián)或并聯(lián)形式。由于串聯(lián)連接閃光燈需要基于電感的Boost升壓芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)，電感體積過(guò)大以及EMI干擾較嚴(yán)重使其很難在手持設(shè)備中使用，故目前手持設(shè)備應(yīng)用中大多使用并聯(lián)連接的閃光燈。??????????????????????????圖1幾種典型的閃光燈管芯連接

2、方式??????受制于目前LED的工藝水平和價(jià)格，手持設(shè)備應(yīng)用中的閃光燈通常只允許每顆30mA左右的持續(xù)電流和不超過(guò)100mA的峰值電流（廠家對(duì)峰值電流的持續(xù)時(shí)間和頻率有嚴(yán)格要求）。由于通過(guò)電流較小，閃光時(shí)亮度較低（約為5000mcd），這顯然達(dá)不到專業(yè)相機(jī)閃光燈（多采用氙氣燈）的要求，但因?yàn)長(zhǎng)ED閃光燈成本低，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，目前仍然是手持設(shè)備的主要選擇。實(shí)現(xiàn)閃光燈功能，需要添加一片閃光燈驅(qū)動(dòng)芯片。不僅要求其能將燈點(diǎn)亮，還要能靈活地設(shè)定工作電流，同時(shí)又要能在Torch模式或Flash模式中方便切換。工作在

3、Torch模式時(shí)，閃光燈持續(xù)發(fā)光，用作手電筒照明或拍攝短片時(shí)背景照明，也可用作黑暗環(huán)境下拍照前的預(yù)閃。而工作在Flash模式時(shí)，則用作拍照時(shí)短時(shí)間閃光，加大曝光量。閃光燈驅(qū)動(dòng)芯片是否可以靈活的設(shè)定驅(qū)動(dòng)電流以及方便地進(jìn)行模式切換決定了該芯片的易用性。傳統(tǒng)解決方案面積大，效率低在通過(guò)較大電流時(shí)，閃光燈管的正向壓降VF（4～4.5V）通常要高于鋰電池的電壓，所以并聯(lián)閃光燈驅(qū)動(dòng)芯片大都采用ChargePump升壓技術(shù)，將電池電壓升到一個(gè)較高值來(lái)驅(qū)動(dòng)LED。在傳統(tǒng)解決方案中，普遍使用一種恒壓輸出的ChargeP

4、ump芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)小電流閃光燈。如圖2為某典型產(chǎn)品的應(yīng)用方案。該芯片輸出恒定的電壓（4.5V或5V），通過(guò)RB限流電阻設(shè)定Torch模式下的電流；而在Flash模式時(shí)，將FlashGate（N溝的MOSFET）閉合，RB與RF兩個(gè)限流電阻并聯(lián)，等效電阻值降低，導(dǎo)致流過(guò)LED燈的電流明顯增大，亮度增加，發(fā)生“閃光”。?????????????????????????????????????????????????????????????????圖2傳統(tǒng)小電流閃光燈驅(qū)動(dòng)方案圖2中的解決方案有兩個(gè)明顯缺點(diǎn)：1

5、，芯片工作在固定2倍升壓模式，恒壓輸出，效率很低。2．由于Torch和Flash模式下通過(guò)LED燈電流較大，限流電阻需要使用0603或0805的封裝，F(xiàn)lashGate一般也要使用SOT23的封裝。這不僅增加了電路面積，也增加方案成本。一些改進(jìn)的產(chǎn)品采用了分?jǐn)?shù)電荷泵工作模式，稍微提高了一些轉(zhuǎn)換效率，但依舊使用恒壓輸出，需要外置限流電阻和MOS開(kāi)關(guān)，仍然無(wú)法克服上述缺點(diǎn)。CP2130的新型閃光燈驅(qū)動(dòng)方案市場(chǎng)上一些專用的閃光燈驅(qū)動(dòng)芯片可以很好的解決上述問(wèn)題，但這類產(chǎn)品通常都是專為高達(dá)500mA甚至安培級(jí)電

6、流的閃光燈應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，芯片價(jià)格很高，這使得很多客戶不得不繼續(xù)使用傳統(tǒng)的解決方案。啟攀微電子（Chiphomer）針對(duì)小電流閃光燈的應(yīng)用現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品CP2130，給出了一種全新的閃光燈驅(qū)動(dòng)方案，有效的解決了方案易用性和成本的矛盾。CP2130是一種1倍，1.5倍自適應(yīng)模式切換的電荷泵型LED驅(qū)動(dòng)芯片，可支持多達(dá)5顆LED燈的應(yīng)用，支持寬頻率范圍的PWM調(diào)光，驅(qū)動(dòng)電流由ISET腳的RSET電阻設(shè)定，采用小體積（3mmx3mm）的QFN16封裝?；赟martMirror專利技術(shù)，可為各LED通道提

7、供超精確電流匹配。驅(qū)動(dòng)2.8inchLCD背光的典型應(yīng)用方案見(jiàn)圖3。??????????????????圖3??CP2130背光驅(qū)動(dòng)方案CP2130特別設(shè)計(jì)的電流驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)同時(shí)可以滿足小電流閃光燈的驅(qū)動(dòng)需求。其可以保證提供持續(xù)輸出150mA，峰值輸出300mA的驅(qū)動(dòng)能力，滿足了目前大部分手機(jī)、MP4、PDA等產(chǎn)品的小電流閃光燈的驅(qū)動(dòng)需求。典型應(yīng)用圖見(jiàn)圖4。????????????????圖4CP2130小電流閃光燈驅(qū)動(dòng)方案在圖4方案中，EN信號(hào)作為芯片使能。當(dāng)EN為低電平時(shí)，芯片進(jìn)入Shutdown模式

8、，漏電流極低。當(dāng)EN為高電平時(shí)，芯片處于工作狀態(tài)。GPIO-FLASH用于Torch和Flash模式的選擇切換。當(dāng)GPIO_FLASH設(shè)定為高阻態(tài)（或者設(shè)定為輸入端口時(shí)），ISET端電阻僅為RSET，此時(shí)設(shè)定在較小的驅(qū)動(dòng)電流上，芯片工作在Torch模式。而當(dāng)GPIO_FLASH輸出低電平時(shí)，ISET端等效電阻為RADJ和RSET兩電阻的并聯(lián)，等效電阻值變小，此時(shí)設(shè)定在較大的驅(qū)動(dòng)電流上，芯片進(jìn)入Flash模式?？梢?jiàn)，使用GPIO_FLASH的IO信號(hào)可方便