探討選擇白光LED閃燈驅(qū)動器的方法
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在手機市場中，將高像素的圖像處理器整合至手機當中已差不多成為了標準配備方式。隨著這些圖像處理器的分辨率日益提高，業(yè)界亦提高對高亮度閃光 燈的需求。氙氣閃光燈泡向來都是數(shù)字照相機的主要照明選擇，但對于移動手機市場來說，在電路板上可供用來安置非電話功能組件的空間實在有限，以致體積較大 的氙氣燈方案顯得不切實際。幸好手機制造商最近在高功率白光二極管上有重大的技術(shù)突破，現(xiàn)今白光LED閃燈二極管的制造商已經(jīng)推出了光輸出超過70流明的 產(chǎn)品，并且可應(yīng)付超過或相當于1A的脈沖電流。但這些技術(shù)突破也為設(shè)計人員帶來了很多有待解決的問題，包括有多少的電路板空間可以用？有什么與閃燈有關(guān)的 功能需要增加？閃燈驅(qū)動器可用多少功率？需要多少流明才能拍攝漂亮的照片？只要能解答上述問題，設(shè)計人員在選擇閃燈LED驅(qū)動器時便能更加得心應(yīng)手。
解決方案的尺寸
手 機設(shè)計人員需要面對的第一個問題是，究竟有多少的電路板空間可讓照相機閃燈運用？在LED閃燈驅(qū)動器領(lǐng)域中，最普遍的兩種升壓技術(shù)是開關(guān)電容器升壓(電荷 幫浦)和電感式升壓。在這兩種升壓拓樸中，開關(guān)電容器的方案一般比較細小，而大部份的開關(guān)電容器均由四個陶瓷電容器和兩個外部電阻器組成。針對這些應(yīng)用所 建議的電容值為4.7μF，而電壓的額定值為10V(有助降低直流偏置損耗)。這些電容器采用0603外型尺寸，大部份的電容器制造商均能提供此類產(chǎn)品。 采用開關(guān)電容器的閃燈驅(qū)動器之整體方案尺寸一般約為25mm2。例如，采用芯片級封裝的美國國家半導體LM2758，其整體方案尺寸少于15mm2。此 外，開關(guān)電容器解決方案還有一個優(yōu)點，就是極為纖薄。一般視閃燈驅(qū)動器的封裝方式，電容器通常都是整個方案中最高的組件。
電 感式閃燈驅(qū)動器的方案尺寸一般比開關(guān)電容驅(qū)動器的為大，一個典型的電感式閃燈LED驅(qū)動器方案大概占用35mm2～40mm2的電路板面積。電感驅(qū)動器一 般需要兩個電容器(輸入和輸出)，它們的平均電容值為10μF，外型尺寸為0805。電感式升壓需要具備整流的部份以處理峰值電感器電流和輸出電壓。在同 步升壓拓樸中，閃燈集成電路通常整合有一個通路FET(典型為一個PFET)，而這種整合通常會使到集成電路的封裝尺寸比異步解決方案的更大。在異步拓樸 中，通路部份是以蕭特基二極管(schottky diode)的形式實現(xiàn)。與采用開關(guān)電容器的升壓比較，電感式升壓所多占的空間主要來自電感器本身。對于那些閃燈電流接近1A的應(yīng)用，其所需的電感器一般 為2.2μH～4.7μF，以及飽和電流必須大于1.5A。然而，這些電感器的尺寸一般都不會少于3mmX 3mm，并且通常都是整個解決方案中最高的組件，1.2mm也是很平常的高度。
功能特色
一 旦決定了閃燈驅(qū)動器的拓樸結(jié)構(gòu)，另一個要面對的問題是設(shè)計所需的功能特色。首先需考慮的功能特色是控制接口的類型。基本的閃燈驅(qū)動器一般擁有兩根控制接 腳，以執(zhí)行3～4種不同的操作模式（例如是關(guān)機、提示燈、手電筒和閃燈）。假如設(shè)計人員不需以動態(tài)形式去調(diào)整亮度，這些簡單的控制部件便足可應(yīng)付。相反 地，如果系統(tǒng)要求比較高度的控制，大部份的閃燈電路都包含有某類的串行控制接口。其中一種最普遍的串行接口是內(nèi)置集成電路(Inter- Integrated Circuit interface, I2C)。I2C或I2C兼容接口不單可控制基本的開/關(guān)功能，而且還可讓用戶動態(tài)地設(shè)定手電筒和閃燈的亮度。此外，假如設(shè)計包含有閃燈保險計時、電感器 電流限制或過壓保護級等功能的話，也可透過I2C接口進行配置。另外，當微控制器/微處理器的通用輸入/輸出(GPIO)線路不太足夠時，這些串行接口便 顯得更為重要。
不少LED驅(qū)動器包括美國國家半導體的LM3553都提供有額外的控制接腳，以進一步協(xié)助 設(shè)計人員解決系統(tǒng)層級的問題。今天的典型圖像處理器均擁有一根外部閃光燈(strobe/flash)接腳以提示系統(tǒng)正在拍攝照片。此一閃光燈信號可以透 過閃燈啟動(enable)接腳直接連系到多個LED閃燈驅(qū)動器，這種圖像處理器與LED驅(qū)動器之間的直接連接可以消除所有出現(xiàn)在兩個部件之間的延遲，這 些延遲一般都是由控制器或軟件的限制所引致。
在系統(tǒng)層級問題方面，現(xiàn)今手機系統(tǒng)需要管理通話/數(shù)據(jù)傳輸期間從電池取用的電流量。在 通話/數(shù)據(jù)傳輸過程中由Tx/Rx功率放大器取用的電流再加上由閃燈驅(qū)動器所取用的電流，往往可超過電池所能提供的最大電流量。大部份的手機設(shè)計均可允許 負載電池電壓下降至3.2V而不會進入重設(shè)狀態(tài)(VBATT-LOADED = VBATT_UNLOADED (IBATT * RBATT_ESR))。為了防止由電池的ESR壓降所產(chǎn)生的重設(shè)，部份比較新的閃燈LED驅(qū)動器添加有一根傳輸接腳(Tx)，能夠有助減少LED驅(qū)動器 于通話/數(shù)據(jù)傳輸期間所取用的電流。透過加入Tx接腳，閃燈驅(qū)動器便可迫使二極管電流在一個很短的時間內(nèi)(少于100μs)維持在較低的水平，以免手機在 通話期間誤進重設(shè)狀態(tài)。
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