這五種高度集成器件如何解決移動設備中LED閃存問題

比以往任何時候，相機都成為我們口袋里攜帶的個人和商務設備的一部分。雖然今天的攝影圖像傳感器可以工作的光線水平極低，但擁有閃光燈意味著用戶可以更快的速度捕捉更多細節(jié)。為了確保閃存系統(tǒng)不會消耗這些電池供電的便攜式電子設備的大量功率預算，設計人員已經(jīng)轉向使用LED作為光源，而不是傳統(tǒng)的氙燈管。

目前有多種設備可用于驅動LED作為閃存設備。許多可以提供高電流，以便LED可以被驅動到最大輸出。然而，今天LED的效率提高 - 意味著它們可以從更少的電流提供更多的光 - 意味著駕駛員也可以專注于減少電池的電流消耗。

在以下部分中，我們?yōu)楝F(xiàn)在可用的閃存應用程序提供了五個LED驅動器樣品。其中，兩個 - ADI和Micrel器件 - 專門用于驅動閃光LED，而其他三個部件也可以驅動第二個LED。安森美半導體器件在其中是獨一無二的，專門設計用于提供非常高的電流并支持基于超級電容器的能量存儲，而德州儀器設備則特別強調系統(tǒng)操作/保護。

ADI公司的ADP1650

ADI公司的ADP1650專為高分辨率可拍照手機而設計，是一款緊湊，高效的單白光LED驅動器。該器件集成了可編程1.5或3 MHz同步電感升壓轉換器，I2C兼容接口和1，500 mA電流源（圖1）。高開關頻率允許設計人員使用體積小且價格低廉的外部1μH功率電感器，內部電流源允許LED陰極接地，從而實現(xiàn)緊湊，散熱增強的布局，并具有低EMI。

圖1：ADP1650框圖（由ADI公司提供）。

LED驅動器可在整個電池電壓范圍內最大限度地提高效率，從而最大限度地為LED提供電源，同時最大限直流電池電流限制可編程，以便在所有電池電壓和LED正向電壓條件下安全地最大化LED電流。兩個獨立的TxMASK輸入允許在功率放大器電流突發(fā)期間快速降低閃光LED電流和電池電流。

器件的I2C接口可以對定時器，電流和狀態(tài)位讀回進行編程，以實現(xiàn)運行監(jiān)控和安全控制。 ADP1650采用緊湊型12引腳，0.5 mm間距WLCSP封裝和10引腳LFCSP封裝，工作在-40°C至125°C的結溫范圍內。

IXYS的LDS8621

IXYS的LDS8621是一款高效率，多模式分數(shù)電荷泵，具有超低反饋電壓，可驅動多達兩個高電流LED。包含1.33x分數(shù)電荷泵模式和超低壓差PowerLite電流調節(jié)器（圖2）可將器件效率提高95％。該模式不需要額外的外部電容。

圖2：LDS8621框圖（由IXYS提供）。

PWM1/PWM2邏輯輸入既可用作芯片使能，也可用作PWM模式LED亮度控制。 PWM1引腳控制LED A，而PWM2控制存儲區(qū)LED B.最大LED電流值出廠預設為96 mA，每個LED可以單獨編程。通過以恒定的開關頻率工作可實現(xiàn)低噪聲輸入紋波，從而允許使用小型外部陶瓷電容器。多分數(shù)電荷泵支持2.7至5.5 V的輸入電壓。該器件采用16引腳3 x 3 x 0.8 mm封裝TQFN封裝，與ADI器件類似，結溫范圍為-40°至125° C。

Micrel MIC2291

Micrel的MIC2291是一款1.2 MHz脈沖寬度調制（PWM）升壓開關穩(wěn)壓器，專為高電流白光LED閃光燈應用而優(yōu)化。 MIC2291保證開關電流為1.2 A，可在100 mA時輕松驅動一串最多三個串聯(lián)的白光LED，確保高亮度并消除多個鎮(zhèn)流電阻。

MIC2291采用恒定頻率，1.2 MHz PWM控制方案（圖3）。高頻PWM操作通過減少外部元件尺寸來節(jié)省電路板空間。與可變頻率拓撲相比，恒定頻率PWM方案的額外好處是將更低的噪聲和輸入紋波注入電池電源。

圖3：MIC2291框圖（由Micrel提供）。

為了優(yōu)化效率，反饋電壓設置為僅95 mV。這降低了電流設置電阻的功耗，并允許最低的總輸出電壓，從而最大限度地減少電池的電流消耗。

MIC2291提供兩級過壓保護：15和34 V.這使設計人員能夠為其應用選擇具有適當額定電壓的最小外部元件。 MIC2291采用薄型SOT23 5引腳和8引腳2 x 2 mm MLF封裝，結溫范圍為-40°至125°C。

安森美半導體CAT3224

安森美半導體的CAT3224集成閃光LED驅動器非常適合采用鋰離子電池供電的系統(tǒng)，可提供高達4 A的LED閃光脈沖，遠遠超出電池的峰值電流能力。在這里討論的器件中，它是專門設計用于支持雙超級電容器充電的獨特之處。其雙模（1x/2x）電荷泵將堆疊的超級電容器充電至5.4 V的標稱電壓，而有源平衡控制電路確保兩個電容器電池電壓保持匹配（圖4）。從電池汲取的標稱充電電流由連接到RC引腳的外部電阻設置。

圖4：CAT3224框圖（由安森美半導體提供）。

該驅動器還具有兩個匹配的電流源。外部電阻可調節(jié)最大閃光模式電流（RF）以及器件的割炬模式電流（RT）。內置安全定時器可自動終止閃光脈沖超過300 ms的最大持續(xù)時間。

除了熱關斷和過壓保護外，該器件還具有完全的外部電阻編程故障保護功能，并可在所有條件下完全支持反向輸出電壓。與IXYS的LDS8621一樣，該器件采用16焊盤，3 x 3 x 0.8 mm TQFN封裝。與之前討論的器件相比，它具有更寬的結溫工作范圍-40°至150°C。

德州儀器（TI）LM3554

德州儀器（原國家半導體）LM3554是一款2 MHz（固定頻率）電流模式同步升壓轉換器。該器件設計用作高電流白光LED的雙600 mA（總共1.2 A）恒流驅動器，或作為穩(wěn)壓4.5或5 V電壓源。雙高側電流源允許接地陰極LED操作（圖5）。自適應調節(jié)方法可確保每個LED的電流源保持穩(wěn)定并最大限度地提高效率。

圖5：LM3554框圖（由德州儀器公司提供）。

主要功能包括用于控制LED電流或所需輸出電壓的I2C兼容接口，用于直接觸發(fā)閃光脈沖的硬件閃存使能輸入，以及用于強制閃光脈沖進入低電流的雙TX輸入火炬模式允許與RF功率放大器事件或其他高電流條件同步。此外，高電平有效硬件使能（HWEN）輸入允許在系統(tǒng)軟件故障期間硬件關閉。

面向系統(tǒng)的設備具有許多安全操作的功能。內置五種保護功能：

軟件可選輸入電壓監(jiān)視器

內部比較器，用于連接外部溫度傳感器

確保電池電流保持在預定峰值以下的四個可選電流限制

LED開路時限制輸出電壓的過壓保護功能

輸出短路保護短路期間限制輸出電流

該設備還提供各種故障指示，包括：

指示LED溫度的熱故障標志

表示發(fā)生了TX事件的標志

表示閃存超時計數(shù)器已到期的標志

表示設備芯片溫度已有的標志達到熱關斷閾值

指示LED開路或短路的標志

LM3554的尺寸為1.7×1.7×0.6 mm 16 - 微型表面貼裝器件封裝，結溫工作范圍為-30°至125°C。

總結

本文介紹了五種高度集成的器件，可提供正確的功能組合 - 高效率，最大亮度和小尺寸 - 用于在移動設備中驅動LED閃光燈。這些部件還旨在延長電池壽命，改善圖像，減小應用尺寸，并增強系統(tǒng)可靠性。此外，這些解決方案中的兩個具有獨特的特性，其中一個專門設計用于提供非常高的電流并支持超級電容器，而另一個設備提供大量保護功能和故障指示器。