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移动德律风的闪光灯LED驱动器设计妄图剖析

已有 63 次浏览2019-6-25 15:29

  LED曾经成为移动德律风中片子照明和相机闪光灯的尺度处置赏罚赏罚妄图。关于更高画质和更高分辨率的需求,请求更亮的闪光灯LED处置赏罚赏罚妄图。所面临的寻衅是若何经由历程完成最高效力的处置赏罚赏罚妄图来从电池中挤压出最好的光通量。这样一来,从电池吸收年夜电流的运转,请求具有许多省电运转特点和一种稳健的系统设计。本文将简介一种系统层闪光灯LED驱动器设计,和能够确保系统安然运转和集成的一些特点。
  高效的相机闪光灯LED驱动
  高分辨率相机在最低光照情形下,请求有高亮度的闪光来完成照相。客户请求供应一种闪光灯处置赏罚赏罚妄图作为手机的尺度功效。装配闪光灯的移动德律风曾经成为一种有吸引力的卖点。这类特点须要高光通量,从而给高效LED驱动器系统设计带来了寻衅。
  系统设计
  移动德律风中闪光灯LED的高正向电压和电流和给定的电池电压,让升压转换器成为最好的处置赏罚赏罚妄图。驱动年夜电流时,基于电感的升压转换器泛起出令人知足的效力。LED必须为电流驱动,由于正向电压不只仅随温度而变换,而且也有其自己的差异。正向电压的这类变换源自于其临盆历程,其变换规模为±20%。
  将闪光灯LED与一个电流检测电阻勾通,然后经由历程一个升压转换器来驱动,这是一种质朴的措施。
  对升压调治器的输入电压阻拦控制,以婚配经由历程外部电阻检测的设定LED电流。不幸的是,这样做会让设计职员起义要从电池供应的无限电能中挤压出最高光通量的目的。外部电流检测电阻带有高功耗,其年夜小遭到控制,目的是在低电流状态下也能够或许供应可用的裕量电压,从而为一连的片子照明供应驱动。此外一方面,假定电流增添,则电流检测电阻的压降降低,带来年夜量的功耗。另外,具有理想功耗特殊值的高精度电阻较昂贵,且会增优点理妄图的体积,从而每条LED通道都请求一个电阻。
  是以,更好的处置赏罚赏罚妄图是一个集成在LED驱动器中的有源电流阱或许电流源,如图3所示。我们可应用一种压降和由此发生的功耗都取得降低的措施对外部电流检测电阻阻拦调治,详细调治情形取决于LED电流的年夜小。假定为低LED电流,则压降可以保持足够的高以取得准确的检测旌旗暗记。
  电流阱不只仅检测LED电流,经由历程静态调治电阻,其还可以对LED电流阻拦调治。所发生的电流阱压降作为静态调治升压转换器输入电压所需的信息,旨在任何电流电平下都能够将功耗控制在一个可吸收的最低限制。
  图4显示了应用一个1Ω电阻检测电流和应用一个调治至400mv压降的有源电流检测措施之间的较量情形。受益于低功耗,有源电流检测措施显着有助于更高的系统效力。
  从电池挤压出光通量
  之前,RFPA从移动德律风电池罗致最高的脉冲电流。随着之前5年间多功能手机的生长,处置赏罚赏罚器供电和本文重点简介的闪光灯LED供电罗致了最高的电流。例如,假定要驱动1.5A的LED电流,从电池罗致的电流可高达3A,这是由于升压转换器的电压比。云云高的电流会使电池电压急剧降低。欠压阈值检测机制会防止系统在这类情形下泛起误差。在闪光灯开启时由于低电池电压德律风会完全关机,这是一种异常蹩脚的用户体验。经常应用的处置赏罚赏罚妄图是在低电池电压状态时让相机软件关闭闪光灯,相比之下不应用闪光的用户体验还不至于太坏。PMIC供应的迟缓电池电压信息刷新率、电池温度和老化效应和更严重的不准确性放宽了安然的界线。
  假定闪光灯驱动器自己能够防止电池电压降低过量,那么便可以保持较小的安然界线。经由历程应用一个受控转换率降低LED电流,并在上升时代一连监控电池电压可以完成这一目的。
  TI具有一种监控电池电压的闪光灯驱动器手艺。要取得稳固的LED电流波形而且防止过量的电池压降,闪光灯驱动器要自动控制LED电流上升/降低序次。在上升阶段(上升斜率为25mA/12μs),要对输入电压阻拦监控。假定输入电压降至某个设定阈值以下,则器件立时阻拦让LED电流进一步上升至该设定阈值,并将闪光灯电流保持在现实电平,参见图5。
  是以,可以保证安然界线异常小,而且手机不会关机。电池周期中的弗成逆电池压降取得防止,而且增添了电池全体使命时间。
  安然系统集成
  驱动高脉冲电流时,聚光灯为安然无误差运转。移动德律风厂商急切请求一种无缝系统集成处置赏罚赏罚妄图。是以这就请求一种特点集,而不只仅是尺度安然运转特点,例如:电感电流限制、欠压掩护等。TPS61310闪光灯LED驱动用具有这类特点集,可以用于这类高请求的运转。
  LED误差检测
  不只仅在临盆历程当中,在器件运转时代也必须检测到LED短路,以防止泛起风险状态。检测这类状态的一种措施是强迫几毫安的电流正向运动。这类电流可以在亚照明规模测试LED,是以终端用户不会觉察到亮度。然则这类措施有一些弱点:LED厂商通常不会测试亚照明规模。由于临盆的工艺差异,不只在LED类型之间纵然在单个LED类型中都存在巨年夜的不准确性差异。这能够会带来漏检测某个短路LED,或许伪弱点检测。TPS61310则纷歧样。假定一个或许多个LED使命时泛起短路状态,低侧电流阱LED1、LED2、LED3便凭证视频照明形式或许闪光灯形式各自的设定,限制最年夜输入电流,增添其输入电阻来防止罗致电流过量。另外,这一历程遭到监控,而且经由历程I2C接口将短路LED状态反映给临盆时代的测试装备,或许反映给使射中的相机引擎。应用类似措施,也能够或许对开路状态阻拦检测。
  过温检测
  一种吸引人的移动德律风产物设计在某些情形下却着实不切合最好热设计请求。高功耗闪光灯LED具有没无限的允许脉冲处置赏罚赏罚才干。假定德律风裸露在高温下,和/或由于前面的闪光操作LED温度上升,电容式热敏电阻能够会没法处置赏罚赏罚LED功率消耗,从而招致85°C以上高温下发光效力的弗成逆降低,应用寿命延伸,以致熄灭。为了扫除散热设计和功效/诱人设计急需之间的差距,TPS61310允许应用一个NTC检测电阻测定一个或多个LED温度。假定超出要害温度,则经由历程软件降低LED开/关时间脉冲比,从而让LED可以在闪光灯使命间隙冷却上去。这类特点也能够或许用作手指烫伤掩护功效。
  TPS61310芯片温度也异常遭到监控。除尺度的热关机功效以外,TPS61310还可以向相机引擎供应早期预警功效,以防止热关机功效被意外触发,从而为器件冷却供应空间。
  TPS61310片子照明/闪光灯驱动器
  TPS61310能够驱动一个1.5A的单、双或许三闪光灯LED应用。诸如电池电压监控、省电运转功效、可靠LED短路检测的专有特点让其成为闪光灯驱动和片子照明的质朴集成处置赏罚赏罚妄图。经由历程高速I2CI/F完成可编程以后,器件具有最高的跨平台设计无邪性。作为一种选项,公用逻辑输入可用于零延迟触发。2x2mm2芯片级封装和无需经由历程外部组件编程设定电流或闪光灯导通时间带来了极小的处置赏罚赏罚妄图体积。
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