每年市场上都要新增几百款手机,这些手机的基本功能都一样,那就是通信。手机的周边设计是增加手机附加功能、增加手机卖点以及新利润点的主要途径。不同手机的区别主要住于外围功能,譬如外观、屏幕颜色亮度、多媒体功能、蓝牙、照相机功能等。手机集成照相机功能是现在手机设计的必然趋势,手机相机的像素也越来越高。为获得更好的图像效果,手机相机的闪光灯功能也变得越来越重要。
目前的手机相机主要采用 LED闪光灯。闪灯用的LED只需要3.5~4.5V直流电压、120~250mA电流就可以发出2000~7500mcd的高亮度光。LED低压闪光灯电路简单、高效、省电,而且成本低、PCB面积小,特别适用于手机、数码相机和手持设备,很受手持影像产品市场的青睐。
LED闪光灯驱动控制正向电流方案
根据驱动电路的输出特性,LED闪光灯的驱动电路可分为恒压型和恒流型;按电路工作原理,可以分为升压电路和电荷泵电路。
LED是电流驱动型器件 ,其亮度与电流成比例关系。在恒压型驱动电路中,往往有一个电阻与LED串联,用来确定产生预期正向电流所需向LED提供的电压。这种方式有一个缺点,即LED正向电压的任何变化都会导致LED电流的变化,从而无法保证流过LED的电流等于预设值,也就无法确保LED的亮度恒定。
在恒流型驱动电路中,通过检测串联在LED上电阻的电压来保证流过LED的电流恒定。这种方式可以消除正向电压变化所导致的电流变化,因此可产生固定的LED亮度。
由于手机电池电压的工作范围一般为3.6V~4.2V,而LED的正向电压一般为3V~4V,所以存低电压输入、高电压输出的时候,必须采用升压电路将电压升高以驱动LED。闪光灯驱动一般采用两种方式升压,一种是采用电感作储能元件的升压电路,另一种是采用电容作储能元件的电荷泵。
升压电路采用电感作为储能元件,其优点是效率相对较高。图l给出了升压电路的原理图。
目前的手机相机主要采用 LED闪光灯。闪灯用的LED只需要3.5~4.5V直流电压、120~250mA电流就可以发出2000~7500mcd的高亮度光。LED低压闪光灯电路简单、高效、省电,而且成本低、PCB面积小,特别适用于手机、数码相机和手持设备,很受手持影像产品市场的青睐。
LED闪光灯驱动控制正向电流方案
根据驱动电路的输出特性,LED闪光灯的驱动电路可分为恒压型和恒流型;按电路工作原理,可以分为升压电路和电荷泵电路。
LED是电流驱动型器件 ,其亮度与电流成比例关系。在恒压型驱动电路中,往往有一个电阻与LED串联,用来确定产生预期正向电流所需向LED提供的电压。这种方式有一个缺点,即LED正向电压的任何变化都会导致LED电流的变化,从而无法保证流过LED的电流等于预设值,也就无法确保LED的亮度恒定。
在恒流型驱动电路中,通过检测串联在LED上电阻的电压来保证流过LED的电流恒定。这种方式可以消除正向电压变化所导致的电流变化,因此可产生固定的LED亮度。
由于手机电池电压的工作范围一般为3.6V~4.2V,而LED的正向电压一般为3V~4V,所以存低电压输入、高电压输出的时候,必须采用升压电路将电压升高以驱动LED。闪光灯驱动一般采用两种方式升压,一种是采用电感作储能元件的升压电路,另一种是采用电容作储能元件的电荷泵。
升压电路采用电感作为储能元件,其优点是效率相对较高。图l给出了升压电路的原理图。
现在市场的LED闪光灯驱动控制器都集成了控制电路和升压开关管,但是电感和用于续流的肖特基二极管还是外接的,这增加了电路的复杂性、成本和PCB面积。此外,由于闪光灯驱功电路、LED、显示屏、手机天线一般位于手机上端,与手机的射频电路靠得很近,所以有效防止驱动电路电感的EMI干扰也是很重要的问题。
电荷泵采用电容作储能元件,电荷泵不需要外接电感,因此不存在电磁干扰的问题。此外,整个解决方案所占PCB的面积也较小,但相对来说效率较低。由于闪光灯工作时间非常短,持续时间一般为100~300ms,所以效率对电池使用时间的影响不是太大。
LED闪光灯驱动电路设计
Sipex公司的基于电荷泵工作模式的闪光灯驱动芯片,SP6686、SP6685和SP7685支持的闪光灯电流分别为400mA、700mA和1.2A。由于它们的开关频率高达2.4MHz,所以输入输出电容和电荷泵电容的容值都可以选择比业内其产品低。这三款产品都脚对脚兼容,仅仅是电流的最大值不同。下面以SP6685为例讨论这些产品的特性和应用,图2是SP6685的应用电路图。
[page]
Sipex闪光灯驱动器系列产品的外围电路非常简单,仅仅需要三个电容两个电阻,其中Rsense和RSET来设置闪光模式和常亮模式的LED电流。 电荷泵采用电容作储能元件,电荷泵不需要外接电感,因此不存在电磁干扰的问题。此外,整个解决方案所占PCB的面积也较小,但相对来说效率较低。由于闪光灯工作时间非常短,持续时间一般为100~300ms,所以效率对电池使用时间的影响不是太大。
LED闪光灯驱动电路设计
Sipex公司的基于电荷泵工作模式的闪光灯驱动芯片,SP6686、SP6685和SP7685支持的闪光灯电流分别为400mA、700mA和1.2A。由于它们的开关频率高达2.4MHz,所以输入输出电容和电荷泵电容的容值都可以选择比业内其产品低。这三款产品都脚对脚兼容,仅仅是电流的最大值不同。下面以SP6685为例讨论这些产品的特性和应用,图2是SP6685的应用电路图。
[page]
1.SP6685的常亮模式:
SP6685为恒流型驱动芯片,在常亮模式下FB管脚的电压50Mv(典型值),这样LED上的电流为:
ILED=50mV/Rsense
需要指出的是,由于FB的电压为50mA,所以即使通过满载200mA电流,Rsense消耗的功率为:
Rsense=50mV×200mA=0.01W
由此可见,仅用0603封装的SMD电阻就可以满足要求。但在恒压输出工作模式的驱动电路中,限流电阻必须选择较大的封装。LED的正向电压一般为3V∽4V,当输出电压为5V时,加在限流电阻上的电压为1V∽2V,假设闪光灯电流200mA,则限流电阻的功耗为:
PR=U×I=(1V∽2V)×0.2A=0.2W∽0.4W
这时必须采用4个1206封装的贴片电阻。相比采用一个0603电阻的SP6685,其PCB面积大大增加。
与恒压输出的电荷泵相比,SP6685具有效率方面的优势。电荷泵的效率η取决于输入电压Vin LED的正向电压Vf和升压倍数K(1X,1.5X,2X),其方程式为:
η=Vf / (Vin×k)
由于手机电池的工作范围3.6V∽4.2V,当输出电压为5V时,电荷泵必须工作在升压模式下,即K必须为或者2。而实际上,当输入电压高于LED正向电压Vf一定幅值时,电荷泵可以工作在1X模式下,这时的功率将大大超过1.5X和2X模式下的效率。
2.SP6685的闪光模式:
SP6685的闪光模式下的FB电压由RSET决定,计算公式如下:
VFB=(1.26V×RSET)×11.2kΩ
其中,1.26V是芯片内部参考电压,使内部限流电阻。这样,LED上的电流为:
ILED=VFB/Rsense
由于LED的电流不通过RSET,所以几乎不消耗功率,可以选择0603或者0402封装的电阻。在整个闪光灯驱动电路方案中,仅需要两个封装的电阻和三个0805封装的电阻,所需的PCB面积为5.4×3mm,具有业内最小体积。
综合所述,Sipex公司的闪光灯驱动系列产品具有很多优势,包括:采用电流控制模式,可以精确控制LED上的电流和亮度;外围器件最少,所需封装最小;开关频率最高,可以选择较小容值的滤波电容和电荷泵电容;
不需要电感,不会产生EMI干扰问题;可以工作在1X模式下并且反馈电压低至50mV,所以SP7685/6685/6686的效率在采用电荷泵模式的芯片中为最高;SP7685内置Timeout功能,在闪光模式下2.5秒后自动关机,从而保护LED,以免LED过热;提供业内最大驱动电流(达1.2A),并有700mA、400mA不同等级的驱动芯片供选择。
上一篇:IC卡式多用户电能表的现状分析与改进
下一篇:智能型红外遥控器的设计
推荐阅读最新更新时间:2024-05-02 22:46
太阳能LED闪光灯电路
电路工作原理:闪光灯电路由三部分组成。第一部分是电 源,白天两只1.6 V的太阳能电池通过VD向两只AA电池充电, 到夜间电池GB就自动向电路供电。LED的闪光频率约为每秒一 次,发光时间约为330 ms。
[电源管理]
如何驱动压电蜂鸣器及驱动电路原理
上一回我们介绍了压电蜂鸣器的原理与制程,并说明了电声组件对空气的「阻抗转换」观念。这回我们要探讨如何驱动压电蜂鸣器以及 驱动电路 上该注意的事。 驱动一个 电容器 我们上次说过,压电蜂鸣器从结构上来看,它就是一个 电容 器:两片电极中间夹着不导电的陶瓷。如果不考虑线性度,而只需要够大的 电流 来驱动传统的电磁扬声器,我们通常可以这样做: 电磁扬声器是一个直流电阻很小的电感性组件,因此我们可以轻易地用一颗 晶体管 控制电流流过它,来驱动它发声,但如果我们直接把上面那个电路中的电磁扬声器换成压电蜂鸣器: 这个电路是行不通的。 最主要的原因是,压电蜂鸣器是一个电容性的负载,上面这个电路只能对这个电容器充电,却不能帮
[嵌入式]
LED驱动电路简介
LED 驱动电路除了要满足安全要求外,另外的基本功能应有两个方面,一是尽可能保持恒流特性,尤其在电源电压发生±15%的变动时,仍应能保持输出电流在±10%的范围内变动。二是驱动电路应保持较低的自身功耗,这样才能使LED 的系统效率保持在较高水平。 传统的低效率电路: 图1 图1 是传统的低效率电路,电网电源通过降压变压器降压;桥式整流滤波后,通过电阻限流来使3 个LED 稳定工作,这种电路的致命缺点是:电阻R 的存在是必须的,R 上的有功损耗直接影响了系统的效率,当R 分压较小时,R 的压降占总输出电压的40%,输出电路在R 上的有功损耗已经占40%,再加上变压器损耗,系统效率小于50%。当电源电压在±10%的范围
[电源管理]
大尺寸LED数码显示驱动电路设计与应用
Maxim公司的MAX7219芯片用于动态扫描显示驱动,芯片内有可存储显示信息的8x8静态RAM、动态扫描电路以及段、位驱动器。它与通用微处理器有3根串行线相连,最多可驱动8个共阴数码管或64个发光二极管。采用MAX7219芯片实现LED数码显示,具有电路紧凑、可节省CPU的I/O接口、芯片功能强大、编程简单等优点,得到了广大电路设计者认可。然而MAX7219的工作电压为5 V,共阴极LED显示驱动,只适用于3.5 V以下电压驱动的LED数码管,限制了其使用范围。 本文提出一种基于MAX7219芯片,具有扩展驱动能力的LED数码显示电路。主要应用在大尺寸、高亮度LED数码管的显示电路。 1 电路器件功能简介
[家用电子]
动态偏振控制器驱动电路分析
引 言 偏振控制器是一种重要的光器件,在光纤通信和传感领域都有着广泛的应用。实际运用中,偏振控制器的半波电压与厂家给出的标称值并不完全一致,导致了使用的不便。因此在使用时需要有与之配套的驱动电路。但是,许多厂家并不提供配套的驱动电路,即使提供,价格也昂贵,在实际工程开发中不能达到最佳性价比。因此,自主研制DPC的驱动电路是很有必要的。 本文以光纤挤压型偏振控制器为研究对象,运用邦加球图示法分析了其工作原理,并介绍基于DDS技术和FPGA的动态偏振控制器驱动电路的工作原理、系统结构及软、硬件设计。测试结果表明,设计实现了驱动电路的预定功能,生成了4路频率幅值均可调的正弦驱动信号。 1 DPC的工作原理 这里
[模拟电子]
一种采用AVR单片机的天然气发动机系统设计
1 燃料供给系统 对原机的改造主要是燃料供应及喷射系统的改造,用一套完整的天然气供给系统和电控系统来实现改造目的。所使用的天然气是由高压气瓶(CNG)提供的压缩天然气, 出口压力达到20 MPa。图1所示为供气系统示意图。该设计实现了高压天然气的可靠存储和压力转换,并可对供气压力进行实时监测 。 图1 CNG供气系统示意图 2 电控单元 电控单元选用Atmel公司的AVR单片机,利用单片机C语言进行程序开发,并且采用了多片式ECU设计。 (1) 多片式ECU 图2 多片式ECU结构简图 多片式ECU是指在一个电控单元ECU中使用多个单片机(MCU)。各个MCU分别承担不同的工作内
[单片机]
介绍几个模块电源中常用的MOSFET驱动电路
MOSFET因导通内阻低、开关速度快等优点被广泛应用于开关电源中。MOSFET的驱动常根据电源IC和MOSFET的参数选择合适的电路。下面一起探讨MOSFET用于开关电源的驱动电路。 在使用MOSFET设计开关电源时,大部分人都会考虑MOSFET的导通电阻、最大电压、最大电流。但很多时候也仅仅考虑了这些因素,这样的电路也许可以正常工作,但并不是一个好的设计方案。更细致的,MOSFET还应考虑本身寄生的参数。对一个确定的MOSFET,其驱动电路,驱动脚输出的峰值电流,上升速率等,都会影响MOSFET的开关性能。 当电源IC与MOS管选定之后,选择合适的驱动电路来连接电源IC与MOS管就显得尤其重要了。 一个好的MOSFE
[电源管理]
FT-LCD驱动电路的设计
薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)具有重量轻、平板化、低功耗、无辐射、显示品质优良等特点,其应用领域正在逐步扩大,已经从音像制品、笔记本电脑等显示器发展到台式计算机、工程工作站(EWS)用监视器。对液晶显示器的要求也正在向高分辨率、高彩色化发展。 由于CRT显示器和液晶屏具有不同的显示特性,两者的显示信号参数也不同,因此在计算机(或MCU)和液晶屏之间设计液晶显示器的驱动电路是必需的,其主要功能是通过调制输出到LCD电极上的电位信号、峰值、频率等参数来建立交流驱动电场。 本文实现了将VGA接口信号转换到模拟液晶屏上显示的驱动电路,采用ADI公司的高性能DSP芯片ADSP-21160来实现驱动电路的主要功能。
[应用]