驱动高功率 LED 相机闪光灯

　　引言

　　拍照手机的质量正不断提高，其中包括更高的分辨率、更佳的焦距、功能增强的图像处理软件以及防抖动等特性。然而比较落后的一方面是在低光照环境中拍摄照片时的闪光灯电能。许多手机由于提供了一个低电流LED拍照闪光或快闪，因而性能大打折扣，就低光照条件下获得可接受图像质量的照片而言，这样的光能是远远不够的。

　　要想成为一种实用的快闪技术，光源就必须能够在一定的目标范围内提供足够的亮度(例如：>50lux @ 1m)。业界一流的高功率、高亮度白光LED技术可实现这一目标— 每个芯片的驱动电流高达 1500mA。

　　功能整合的手机设备将越来越受市场的推崇，因此呈现出了对小型化、通用灵活性、外形尺寸以及上市时间的不断需求。为了满足这些需求，TI 推出了一系列易于设计、且优化的高功率 LED 闪光灯驱动器 (TPS61050/2/4)。这些器件具有不到 25mm2 的解决方案尺寸，并且能够为 LED 提供高达 5W 的电能。

　　在采用单体锂离子(Li-Ion)电池的便携式应用中，白光LED两端压降与电流调节器两端净空电压(headroom voltage)的和可以低于或高于电池电压。这就是说LED驱动器拓扑应该能够处理降压和升压运行模式。

　　实施降压转换最简单的方法是利用一个线性低侧电流调节器。这种方法的优势在于成本低且高效率，因为 LED 正向电压通常会稍微低于额定的电池电压。

　　本文将解决 LED 相机闪光灯应用及相关的难题，其中包括：高功率 LED 驱动器架构、电池电流以及压降。

　　LED 相机闪光灯驱动器拓扑

　　不管厂商、型号、尺寸或功率如何，所有的 LED 都是在恒流驱动时性能最佳。以流明为单位的光输出与电流成正比，因此 LED 厂商规定了其器件在规定正向电流 IF 时的诸多特性(例如：光度、色温等)。高功率 LED 会呈现出一个陡峭的 I-V 曲线，因此以恒定电压驱动 LED 可导致明显且几乎无法预计的正向电流变化。

　　TPS6105x 产品采用一个 2MHz 恒定频率、电流模式脉宽调制 (PWM) 转换器生成驱动高功率 LED 所需的输出电压。该器件集成了一个基于 NMOS 开关的功率级和一个同步 NMOS 整流器。此外，该器件还实施了一个线性低侧电流调节器，以在电池电压高于二极管正向电压时控制 LED 电流。

　　出于简化和减少芯片面积占用的目的，我们使用了低侧电流检测电路，该电流检测电路基于一个设计旨在饱和区域运行的有源电流镜。该器件根据电流阱两端的压降将自动在线性降压模式和具有最低 250mV 检测电压的电感升压模式之间转换。