為拍照手機(jī)選擇合適的閃光燈驅(qū)動(dòng)方案

　　如今拍照功能已經(jīng)是手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。中國(guó)市場(chǎng)上以30萬(wàn)跟130萬(wàn)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(wàn)或者320萬(wàn)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(wàn)或700萬(wàn)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(lái)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(guò)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光輸出的利用率。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(zhǎng)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(guò)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：

　　1)SP7614A——適用于30萬(wàn)或者130萬(wàn)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(lái)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(guò)VControl或者Enable來(lái)控制閃光電流。

　　IFlash = 400 * (VControl – VCtrl) / RSet ①

　　2)SP6682/3 ——適用于130萬(wàn)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(wàn)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

　　這一系列產(chǎn)品的特點(diǎn)有：

　　* 業(yè)界最高的2.4MHZ開(kāi)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(lái)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(guò)壓、過(guò)流和過(guò)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(guò)外部電阻來(lái)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(lái)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(kāi)關(guān)操作所帶來(lái)的EMI干擾，而且不需要外圍器件，LED電流的設(shè)定全部?jī)?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(guò)施加脈沖信號(hào)到CTRL腳來(lái)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(guò)CTRL來(lái)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

　　總結(jié)：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(chǎng)合。