引言

　　拍照手機的質量正不斷提高，其中包括更高的分辨率、更佳的焦距、功能增強的圖像處理軟件以及防抖動等特性。然而比較落后的一方面是在低光照環境中拍攝照片時的閃光燈電能。許多手機由于提供了一個低電流 LED 拍照閃光或快閃，因而性能大打折扣，就低光照條件下獲得可接受圖像質量的照片而言，這樣的光能是遠遠不夠的。

　　要想成為一種實用的快閃技術，光源就必須能夠在一定的目標范圍內提供足夠的亮度(例如：>50lux @ 1m)。業界一流的高功率、高亮度白光 LED 技術可實現這一目標—— 每個芯片的驅動電流高達 1500mA。

　　功能整合的手機設備將越來越受市場的推崇，因此呈現出了對小型化、通用靈活性、外形尺寸以及上市時間的不斷需求。為了滿足這些需求，TI 推出了一系列易于設計、且優化的高功率 LED 閃光燈驅動器 (TPS61050/2/4)。這些器件具有不到 25mm2 的解決方案尺寸，并且能夠為 LED 提供高達 5W 的電能。

圖 1 TPS61050 應用概述

　　在采用單體鋰離子 (Li-Ion) 電池的便攜式應用中，白光 LED 兩端壓降與電流調節器兩端凈空電壓 (headroom voltage) 的和可以低于或高于電池電壓。這就是說 LED 驅動器拓撲應該能夠處理降壓和升壓運行模式。

　　實施降壓轉換最簡單的方法是利用一個線性低側電流調節器。這種方法的優勢在于成本低且高效率，因為 LED 正向電壓通常會稍微低于額定的電池電壓。

　　本文將解決 LED 相機閃光燈應用及相關的難題，其中包括：高功率 LED 驅動器架構、電池電流以及壓降。

　　LED 相機閃光燈驅動器拓撲

　　不管廠商、型號、尺寸或功率如何，所有的 LED 都是在恒流驅動時性能最佳。以流明為單位的光輸出與電流成正比，因此 LED 廠商規定了其器件在規定正向電流 IF 時的諸多特性(例如：光度、色溫等)。高功率 LED 會呈現出一個陡峭的 I-V 曲線，因此以恒定電壓驅動 LED 可導致明顯且幾乎無法預計的正向電流變化。

　　TPS6105x 產品采用一個 2-MHz 恒定頻率、電流模式脈寬調制 (PWM) 轉換器生成驅動高功率 LED 所需的輸出電壓。該器件集成了一個基于 NMOS 開關的功率級和一個同步 NMOS 整流器。此外，該器件還實施了一個線性低側電流調節器，以在電池電壓高于二極管正向電壓時控制 LED 電流。

圖 2 TPS61050 功能結構圖

　　出于簡化和減少芯片面積占用的目的，我們使用了低側電流檢測電路，該電流檢測電路基于一個設計旨在飽和區域運行的有源電流鏡。該器件根據電流阱兩端的壓降將自動在線性降壓模式和具有最低 250mV 檢測電壓的電感升壓模式之間轉換。

　　這種架構的優勢在于在所有的 LED 電流和電池電壓條件下其效率都非常高，因為可以將輸入電壓升壓至 LED 正向電壓與電流阱凈空電壓之和。