满足带集成摄像头的移动设备要求的闪光LED驱动器的介绍

智能手机和其他移动设备中相机的广泛采用，以及消费者对更高质量，更清晰图像的期望，推动了对更简单设计，更小尺寸和更少元件数量的需求，特别是随着许多智能手机向前端和后置摄像头。据Gartner公司称，手机摄像头将从2011年的约16亿台增加到2015年的22亿台以上，占全球手机市场的92％。市场研究公司还发现另外15％的手机将有两个相机拍摄肖像照片或启用视频聊天。

LED驱动器供应商正在开发新设计以满足其中一些要求，因为所有类型的带集成摄像头的移动设备的需求不断攀升。一些供应商甚至正在开发创新架构以提高图像质量。

一个例子是ams AG的AS3630照片闪存驱动器（图1），它利用超级电容器的功率。与智能手机中的大多数闪光系统相比，它可以产生4倍更亮的闪光灯输出，从而转换为更清晰的图像。

图1：ams AS3630使用I²C接口进行电流和时序调整，以设置充电结束电压，并通过内部ADC测量超级电容和LED参数。专用TXMASK/TORCH输入可用于手电筒按钮，或者如果同时操作RF功率放大器（PA）（TX屏蔽），则可降低电池电流（由ams提供）。

以下是详细信息。 AS3630可通过闪光系统提供高达8 A的电流，这意味着可以拍摄出清晰的图像并支持更快的快门速度。 Ams指出，现在可以详细捕捉在黑暗条件下快速移动的物体的照片，这些物体以前会产生运动伪影。它还消除了眩光和不适，因为即使短暂的闪光持续时间低至10毫秒也能提供足够的光线。

AS3630采用创新架构，利用超级电容器内存储的能量（电气双层电容器或EDLC）。驱动两个串联的LED，超级电容的输出从5.5 V增加到通常高于9 V，以匹配LED的正向电压，同时提供一致的光输出。因为它使用升压拓扑结构，所以当“无辅助电容”的输出低于LED的正向电压时，它可以使闪光灯更长时间点亮。该架构还允许在应用中使用最小的电容器。

由于LED之间的生产变化，并行LED架构导致从一个单元到另一个单元的光输出的高度变化，ams解释说。然而，对于ams使用的串行LED架构，它通过提供来自两个闪光LED的匹配光输出解决了这个问题，其不受LED生产单元之间的变化的影响。此外，ams与村田制作所合作，将AS3630的功能与无源制造商的超薄高容量EDLC相匹配，以优化系统性能。当与EDLC（如Murata的DMF系列）结合使用时，据说智能手机相机可以在保持薄外形的同时显着改善图像质量。

另一个例子是Micrel的高电流相机闪光LED驱动器，MIC2870（图2）和MIC2871（图3），它们只需要三个外部元件即可简化和缩小整体产品设计，同时提高闪光灯的亮度和图像质量。动态LED电流控制，灯光昏暗。

图2：Micrel MIC2870的LED驱动电流由集成电感升压转换器产生，开关频率为2 MHz。这样就可以使用小型电感器和输出电容器（由Micrel提供）。

图3：Micrel MIC2871在闪光或割炬模式下工作，通过单线串行接口和/或外部控制引脚进行控制。可通过外部电阻调节默认闪光和手电筒亮度。单线串行接口使主处理器能够控制自动对焦，白平衡和图像捕捉（闪光模式）等功能（由Micrel提供）。

MIC2870和MIC2871可以驱动一个或两个高达1.5 A的相机闪光LED，具有高效率和高电流精度。它们可用于便携式电池供电应用，包括智能手机，可拍照手机，平板电脑和笔记本电脑，以及数码相机和摄像机。

Micrel表示，这些摄像头LED驱动器的工作频率为2 MHz，可提供紧凑的高功率解决方案，同时提供高达95％的效率。这两款器件均提供多种安全功能，如低电池检测，输出负载断开，安全定时器，过压保护，LED短路保护，闪光抑制器和热关断保护，可降低电池压力并改善系统保护。工作结温范围为-40°至+ 125°C。

MIC2870工作在2.7至5.5 V电源电压范围内，可驱动一个或两个高达1.5 A的LED。当连接两个WLED时，电流会自动匹配。它采用2.0 x 2.0 mm封装。

MIC2871还可在2.7至5.5 V电源电压范围内工作，但可将单个LED驱动至1.2 A.视频灯和闪光灯选通LED电流可通过I²C（MIC2870）以16个不同步进配置）或单线接口。它采用2.0 x 3.0 mm TDFN封装。同样，德州仪器（TI）的TPS61311工作在2 MHz开关频率，允许使用小型和薄型2.2μH电感器，缩小整体解决方案的尺寸。该设备可以驱动多达三个LED，用于静态相机闪光灯频闪和视频摄像机照明应用。

TPS6131x系列基于高效同步升压拓扑结构，带有电流吸收器，可并联驱动多达三个并联的白光LED。据TI称，该器件采用低LED反馈电压和稳压输出电压自适应运行，以优化整体效率。

TPS6131x在轻负载电流下进入省电模式，在整个负载电流范围内保持高效率。它还提供专用控制接口（STRB0，STRB1），用于零延迟LED开启时间，以简化视频灯和与相机模块的闪光同步。

ADI公司的ADP1660（图4）和ADP1649（图5）闪光LED驱动器也专注于提高效率。这些器件可在闪光灯或割炬模式下最大限度地减少电池电流，这得益于低RDS（on）功率FET，可在降低输入电流的同时提高效率，并具有“在低电池条件下自动调节闪光电流的算法”等功能。

图4：ADI的器件控制ADP1660可通过I²C兼容控制寄存器，外部STROBE和割炬输入引脚以及发送器掩模（TxMASK）输入实现（由Analog Devices Inc.提供）。

图5：ADI ADP1649的Tx屏蔽功能可降低同时功率放大器（PA）传输突发和闪光事件期间电池过载的风险。它可用于降低PA传输突发期间的闪光LED电流，以维持电池可接受的负载（由ADI公司提供）。

这些闪光LED驱动器通过集成可编程1.5或3 MHz同步电感升压转换器来减小电路板尺寸，可在0603封装中使用1 mm高，1μH功率电感器和输入输出电容器，类似到其他闪存设备。它们还提供I²C通信端口，与其他闪存驱动器一样，可实现定时器，电流和状态位回读的可编程性。

ADP1660是一款双通道750 mA（总共1500 mA）闪存LED驱动器，采用2.0 x 1.6 mm 12引脚WLCSP封装，而ADP1649则是单个1，000 mA LED驱动器，采用2.0 x 1.5 mm 12-封装球WLCSP包。这两款产品均提供“同类最佳”效率，可延长电池寿命，并在闪光和割炬事件期间限制电池负载。 ADI公司提供名为ADP1660CB-EVALZ的评估板。

总之，闪光LED驱动器正在满足所有类型的带集成摄像头的移动设备的要求。在大多数情况下，它们提供高效率和高精度，以及提高闪光亮度和图像质量的功能。此外，许多设计允许使用更小的电感器和电容器，从而节省空间并降低成本。