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為拍照手機選擇合適的閃光燈驅動方案

教程分類:手機設計  來源鏈接: 手機設計   作者:鄺建超   日期:2007-08-04   瀏覽:  

為拍照手機選擇合適的閃光燈驅動方案

如今拍照功能已經是手機的標準配置。中國市場上以30萬跟130萬像素為主,并有往更高像素發展的趨勢。例如,最近有不少機型提供了200萬或者320萬像素配置,而且還能拍攝視頻短片,以及使用可插拔的存儲卡。在某些產品中,甚至還集成了自動對焦和其它相機功能,也有制造商已經在研發600萬或700萬像素的可拍照手機。

可拍照手機有取代傳統中低端數碼相機的趨勢,并且消費者期望能夠在低光照亮度的條件下拍攝高質量的照片,因而采用Flash LED作為閃光燈是提高數碼相機性能的重要措施。Flash LED的光學特性決定它既可以作為拍照的閃光應用,也可以用于視頻拍攝時補光,甚至是用于照明的電筒應用。因此Flash LED在手機中的應用將會越來越普遍,表1為Flash LED作為閃光燈在手機LED應用中的比例走勢。

 


表1 Flash LED比例趨勢

當前在可拍照手機中使用的大多數數碼相機模塊具有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,一個光照角度為50~80°的照相閃光燈是最佳選擇。光照角度超過80°將造成一部分光線落到相機覆蓋區域之外,從而降低LED光輸出的利用率。相反,一個具有更小光照角度的閃光燈可能導致拍攝的照片邊角出現暗區。

閃光燈照明的必要時間長度由具體相機模塊的特定要求決定。只要照明時間不短于模塊的成像時間,就不會影響照相效果。一般而言,200~300ms的照明時間就足夠了

LED是電流驅動器件,其光輸出由通過的正向電流決定。目前市面上的LED驅動器件以帶電感的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,特別適用于手機應用,將是手機相機閃光燈驅動的首選。Sipex公司提供一系列的Flash LED驅動器件,電流由幾十毫安到1.2安,滿足當前Flash LED的電流需求。下面將分別描述其特點及應用電路:

  1)SP7614A——適用于30萬或者130萬像素相機,提供100mA以下閃光電流,圖1為其應用電路:

圖1 SP7614A Flash LED驅動

SP7614A采用SC70封裝,外圍器件僅需要一個電阻來設置Flash LED最大電流(公式1),整個方案占板面積小,可以通過VControl或者Enable來控制閃光電流。

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

  2)SP6682/3 ——適用于130萬像素相機,提供100-300mA閃光電流,圖2為應用電路:

圖2 SP6682/3 Flash LED驅動

SP6682/3是采用恒流控制技術的電荷泵器件,FB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系列產品可提供300mA至1.2A閃光電流,適用于200萬像素及以上相機應用,圖3為該系列產品的典型應用電路:

圖3 SP6686、SP6685和SP7685應用電路

SP6686能提供400mA輸出電流,SP6685提供700mA,而SP7685的驅動電流高達1.2A

這一系列產品的特點有:

* 業界最高的2.4MHZ開關頻率

* 恒流Flash LED驅動,采樣點反饋電壓(Vfb)僅為50mV

* 支持閃光、常亮2種模式

* 可以使用PWM來調節亮度(3級以上調光)

* 支持1X和2X兩種升壓模式,內部自動切換

* 內置過壓、過流和過溫保護功能

* 閃光模式下2.6秒自動關斷(SP7685)

LED電流通過外部電阻來設定,Rsense用于設置電筒模式電流(Flash Pin 接低電平),Rset用于設置閃光模式電流(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技術的改進,Flash LED的工作電壓(Vf)也會越來越低,Vf值在3.4V以下的Flash LED很快會推出,而目前手機鋰電池的關機電壓一般在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。

該系列產品采用線性控制方式,避免了升壓器件需要開關操作所帶來的EMI干擾,而且不需要外圍器件,LED電流的設定全部內置,進一步節省PCB面積,圖6是SP7618的應用電路:

圖6 SP7618應用電路

SP7618內置DAC,通過施加脈沖信號到CTRL腳來設定LED電流,每一個脈沖增加33.33mA,LED電流可以由0到最大1033mA隨意設定,當LED電流大于266mA時將啟動定時保護功能(芯片在4秒后會自動關斷)。

而SP7619/SP7619A是內置200mA/500mA (SP7619A是200mA/700mA) 兩級電流的線性LED驅動器件,通過CTRL來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秒自動關斷功能。圖7為其應用電路:

圖7 SP7619/SP7619A應用電路

  

總結:手機Flash LED驅動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驅動器件,外圍元件少,可以提供極小面積的整體解決方案,同時主要采用DFN這種熱性能良好的封裝,非常適合手機這種空間極為有限的應用場合。



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