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手機(jī)閃光燈驅(qū)動(dòng)方案

發(fā)布時(shí)間:2009-07-07 來源:我愛研發(fā)網(wǎng)

中心議題:

  • 手機(jī)Flash LED特點(diǎn)及應(yīng)用電路

解決方案:

  • 恒流Flash LED驅(qū)動(dòng),采樣點(diǎn)反饋電壓
  • 內(nèi)置過壓、過流和過溫保護(hù)功能
  • 閃光模式下2.6秒自動(dòng)關(guān)斷
  • 可以使用PWM來調(diào)節(jié)亮度

如今拍照功能已經(jīng)是手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。中國市場上以30萬跟 130萬像素為主,并有往更高像素發(fā)展的趨勢(shì)。例如,最近有不少機(jī)型提供了200萬或者320萬像素配置,而且還能拍攝視頻短片,以及使用可插拔的存儲(chǔ) 卡。在某些產(chǎn)品中,甚至還集成了自動(dòng)對(duì)焦和其它相機(jī)功能,也有制造商已經(jīng)在研發(fā)600萬或700萬像素的可拍照手機(jī)。
 
可拍照手機(jī)有取代傳統(tǒng)中低端數(shù)碼相機(jī)的趨勢(shì),并且消費(fèi)者期望能夠在低光照亮度的條件下拍攝高質(zhì)量的照片,因而采用Flash LED作為閃光燈是提高數(shù)碼相機(jī)性能的重要措施。Flash LED的光學(xué)特性決定它既可以作為拍照的閃光應(yīng)用,也可以用于視頻拍攝時(shí)補(bǔ)光,甚至是用于照明的電筒應(yīng)用。因此Flash LED在手機(jī)中的應(yīng)用將會(huì)越來越普遍,表1為Flash LED作為閃光燈在手機(jī)LED應(yīng)用中的比例走勢(shì)。 
                    
                                                         表1 Flash LED比例趨勢(shì)
當(dāng)前在可拍照手機(jī)中使用的大多數(shù)數(shù)碼相機(jī)模塊具有50~60°的視角,需要至少3到5勒克斯(Lux)的亮度以獲得好的照片。因此,一個(gè)光照角度為50~80°的照相閃光燈是最佳選擇。光照角度超過80°將造成一部分光線落到相機(jī)覆蓋區(qū)域之外,從而降低LED光的利用率。相反,一個(gè)具有更小光照角度的閃光燈可能導(dǎo)致拍攝的照片邊角出現(xiàn)暗區(qū)。
 
閃光燈照明的必要時(shí)間長度由具體相機(jī)模塊的特定要求決定。只要照明時(shí)間不短于模塊的成像時(shí)間,就不會(huì)影響照相效果。一般而言,200~300ms的照明時(shí)間就足夠了。

LED是電流驅(qū)動(dòng)器件,其光輸出由通過的正向電流決定。目前市面上的LED驅(qū)動(dòng)器件以帶電感的DC/DC和電容方式的電荷泵為主,而后者因其小 體積和低噪聲的特點(diǎn),特別適用于手機(jī)應(yīng)用,將是手機(jī)相機(jī)閃光燈驅(qū)動(dòng)的首選。Sipex公司提供一系列的Flash LED驅(qū)動(dòng)器件,電流由幾十毫安到1.2安,滿足當(dāng)前Flash LED的電流需求。下面將分別描述其特點(diǎn)及應(yīng)用電路: [page]

1)SP7614A——適用于30萬或者130萬像素相機(jī),提供100mA以下閃光電流,圖1為其應(yīng)用電路:
                        
                                                             圖1 SP7614A Flash LED驅(qū)動(dòng)

SP7614A采用SC70封裝,外圍器件僅需要一個(gè)電阻來設(shè)置Flash LED最大電流(公式1),整個(gè)方案占板面積小,可以通過VControl或者Enable來控制閃光電流。
  
  IFlash = 400 * (VControl – VCtrl) / RSet ①

2)SP6682/3 ——適用于130萬像素相機(jī),提供100-300mA閃光電流,圖2為應(yīng)用電路: 
                       
                                                              圖2 SP6682/3 Flash LED驅(qū)動(dòng)
SP6682/3是采用恒流控制技術(shù)的電荷泵器件,F(xiàn)B反饋電壓為300mV,從而減少反饋電阻上的損耗,可選擇0603封裝電阻,負(fù)載端的效率比恒壓輸出方案的高,閃光的最大電流由公式2決定:

  IFlash = 300mV/ RB ②

3)SP6686、SP6685和SP7685系列產(chǎn)品可提供300mA至1.2A閃光電流,適用于200萬像素及以上相機(jī)應(yīng)用,圖3為該系列產(chǎn)品的典型應(yīng)用電路:

                    
                                             圖3 SP6686、SP6685和SP7685應(yīng)用電路
SP6686能提供400mA輸出電流,SP6685提供700mA,而SP7685的驅(qū)動(dòng)電流高達(dá)1.2A
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這一系列產(chǎn)品的特點(diǎn)有:
  * 最高2.4MHZ開關(guān)頻率
  * 恒流Flash LED驅(qū)動(dòng),采樣點(diǎn)反饋電壓(Vfb)僅為50mV
  * 支持閃光、常亮2種模式
  * 可以使用PWM來調(diào)節(jié)亮度(3級(jí)以上調(diào)光)
  * 支持1X和2X兩種升壓模式,內(nèi)部自動(dòng)切換
  * 內(nèi)置過壓、過流和過溫保護(hù)功能
  * 閃光模式下2.6秒自動(dòng)關(guān)斷(SP7685)
LED電流通過外部電阻來設(shè)定,Rsense用于設(shè)置電筒模式電流(Flash Pin 接低電平),Rset用于設(shè)置閃光模式電流(Flash Pin 接高電平),電筒模式和閃光模式電流分別由公式3、4決定:

  ITorch=50mV/RSense ③
  
  IFlash= ④

圖4、5分別是SP6686在150mA電筒模式和400mA閃光模式時(shí)的效率曲線: 
                                
                         圖4 150mA電筒模式效率(Cin=2.2?F,CFC=0.47?F,Cout=1.0?F) 
                                         
                                 圖5 400mA閃光模式效率(Cin=2.2?F,CFC=0.47?F,Cout=1.0?F)

另外,隨著LED技術(shù)的改進(jìn),F(xiàn)lash LED的工作電壓(Vf)也會(huì)越來越低,Vf值在3.4V以下的Flash LED很快會(huì)推出,而目前手機(jī)鋰電池的關(guān)機(jī)電壓一般在3.5V,所以日后在閃光燈的解決方案中將不再需要升壓方式,因此Sipex公司推出一批線性的控制 器件,如SP7618和SP7619/SP7619A。

該系列產(chǎn)品采用線性控制方式,避免了升壓器件需要開關(guān)操作所帶來的EMI干擾,而且不需要外圍器件,LED電流的設(shè)定全部內(nèi)置,進(jìn)一步節(jié)省PCB面積,圖6是SP7618的應(yīng)用電路: 
                  
                                                                  圖6 SP7618應(yīng)用電路
SP7618內(nèi)置DAC,通過施加脈沖信號(hào)到CTRL腳來設(shè)定LED電流,每一個(gè)脈沖增加33.33mA,LED電流可以由0到最大1033mA隨意設(shè)定,當(dāng)LED電流大于266mA時(shí)將啟動(dòng)定時(shí)保護(hù)功能(芯片在4秒后會(huì)自動(dòng)關(guān)斷)。
  
而SP7619/SP7619A是內(nèi)置200mA/500mA (SP7619A是200mA/700mA) 兩級(jí)電流的線性LED驅(qū)動(dòng)器件,通過CTRL來選擇輸出電流的大小,CTRL接地輸出200mA;CTRL接高電平則輸出500mA或者700mA電流, 在這一模式下芯片自帶4秒自動(dòng)關(guān)斷功能。圖7為其應(yīng)用電路: 
                          
                                                                圖7 SP7619/SP7619A應(yīng)用電路
  
手機(jī)Flash LED驅(qū)動(dòng)方案的基本要求就是體積小、效率高。Sipex公司一系列的電流型Flash LED驅(qū)動(dòng)器件,外圍元件少,可以提供極小面積的整體解決方案,同時(shí)主要采用DFN這種熱性能良好的封裝,非常適合手機(jī)這種空間極為有限的應(yīng)用場合。

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