这五种高度集成器件如何解决移动设备中LED闪存问题

比以往任何时候，相机都成为我们口袋里携带的个人和商务设备的一部分。虽然今天的摄影图像传感器可以工作的光线水平极低，但拥有闪光灯意味着用户可以更快的速度捕捉更多细节。为了确保闪存系统不会消耗这些电池供电的便携式电子设备的大量功率预算，设计人员已经转向使用LED作为光源，而不是传统的氙灯管。

目前有多种设备可用于驱动LED作为闪存设备。许多可以提供高电流，以便LED可以被驱动到最大输出。然而，今天LED的效率提高 - 意味着它们可以从更少的电流提供更多的光 - 意味着驾驶员也可以专注于减少电池的电流消耗。

在以下部分中，我们为现在可用的闪存应用程序提供了五个LED驱动器样品。其中，两个 - ADI和Micrel器件 - 专门用于驱动闪光LED，而其他三个部件也可以驱动第二个LED。安森美半导体器件在其中是独一无二的，专门设计用于提供非常高的电流并支持基于超级电容器的能量存储，而德州仪器设备则特别强调系统操作/保护。

ADI公司的ADP1650

ADI公司的ADP1650专为高分辨率可拍照手机而设计，是一款紧凑，高效的单白光LED驱动器。该器件集成了可编程1.5或3 MHz同步电感升压转换器，I²C兼容接口和1，500 mA电流源（图1）。高开关频率允许设计人员使用体积小且价格低廉的外部1μH功率电感器，内部电流源允许LED阴极接地，从而实现紧凑，散热增强的布局，并具有低EMI。

图1：ADP1650框图（由ADI公司提供）。

LED驱动器可在整个电池电压范围内最大限度地提高效率，从而最大限度地为LED提供电源，同时最大限直流电池电流限制可编程，以便在所有电池电压和LED正向电压条件下安全地最大化LED电流。两个独立的TxMASK输入允许在功率放大器电流突发期间快速降低闪光LED电流和电池电流。

器件的I²C接口可以对定时器，电流和状态位读回进行编程，以实现运行监控和安全控制。 ADP1650采用紧凑型12引脚，0.5 mm间距WLCSP封装和10引脚LFCSP封装，工作在-40°C至125°C的结温范围内。

IXYS的LDS8621

IXYS的LDS8621是一款高效率，多模式分数电荷泵，具有超低反馈电压，可驱动多达两个高电流LED。包含1.33x分数电荷泵模式和超低压差PowerLite电流调节器（图2）可将器件效率提高95％。该模式不需要额外的外部电容。

图2：LDS8621框图（由IXYS提供）。

PWM1/PWM2逻辑输入既可用作芯片使能，也可用作PWM模式LED亮度控制。 PWM1引脚控制LED A，而PWM2控制存储区LED B.最大LED电流值出厂预设为96 mA，每个LED可以单独编程。通过以恒定的开关频率工作可实现低噪声输入纹波，从而允许使用小型外部陶瓷电容器。多分数电荷泵支持2.7至5.5 V的输入电压。该器件采用16引脚3 x 3 x 0.8 mm封装TQFN封装，与ADI器件类似，结温范围为-40°至125° C。

Micrel MIC2291

Micrel的MIC2291是一款1.2 MHz脉冲宽度调制（PWM）升压开关稳压器，专为高电流白光LED闪光灯应用而优化。 MIC2291保证开关电流为1.2 A，可在100 mA时轻松驱动一串最多三个串联的白光LED，确保高亮度并消除多个镇流电阻。

MIC2291采用恒定频率，1.2 MHz PWM控制方案（图3）。高频PWM操作通过减少外部元件尺寸来节省电路板空间。与可变频率拓扑相比，恒定频率PWM方案的额外好处是将更低的噪声和输入纹波注入电池电源。

图3：MIC2291框图（由Micrel提供）。

为了优化效率，反馈电压设置为仅95 mV。这降低了电流设置电阻的功耗，并允许最低的总输出电压，从而最大限度地减少电池的电流消耗。

MIC2291提供两级过压保护：15和34 V.这使设计人员能够为其应用选择具有适当额定电压的最小外部元件。 MIC2291采用薄型SOT23 5引脚和8引脚2 x 2 mm MLF封装，结温范围为-40°至125°C。

安森美半导体CAT3224

安森美半导体的CAT3224集成闪光LED驱动器非常适合采用锂离子电池供电的系统，可提供高达4 A的LED闪光脉冲，远远超出电池的峰值电流能力。在这里讨论的器件中，它是专门设计用于支持双超级电容器充电的独特之处。其双模（1x/2x）电荷泵将堆叠的超级电容器充电至5.4 V的标称电压，而有源平衡控制电路确保两个电容器电池电压保持匹配（图4）。从电池汲取的标称充电电流由连接到RC引脚的外部电阻设置。

图4：CAT3224框图（由安森美半导体提供）。

该驱动器还具有两个匹配的电流源。外部电阻可调节最大闪光模式电流（RF）以及器件的割炬模式电流（RT）。内置安全定时器可自动终止闪光脉冲超过300 ms的最大持续时间。

除了热关断和过压保护外，该器件还具有完全的外部电阻编程故障保护功能，并可在所有条件下完全支持反向输出电压。与IXYS的LDS8621一样，该器件采用16焊盘，3 x 3 x 0.8 mm TQFN封装。与之前讨论的器件相比，它具有更宽的结温工作范围-40°至150°C。

德州仪器（TI）LM3554

德州仪器（原国家半导体）LM3554是一款2 MHz（固定频率）电流模式同步升压转换器。该器件设计用作高电流白光LED的双600 mA（总共1.2 A）恒流驱动器，或作为稳压4.5或5 V电压源。双高侧电流源允许接地阴极LED操作（图5）。自适应调节方法可确保每个LED的电流源保持稳定并最大限度地提高效率。

图5：LM3554框图（由德州仪器公司提供）。

主要功能包括用于控制LED电流或所需输出电压的I²C兼容接口，用于直接触发闪光脉冲的硬件闪存使能输入，以及用于强制闪光脉冲进入低电流的双TX输入火炬模式允许与RF功率放大器事件或其他高电流条件同步。此外，高电平有效硬件使能（HWEN）输入允许在系统软件故障期间硬件关闭。

面向系统的设备具有许多安全操作的功能。内置五种保护功能：

软件可选输入电压监视器

内部比较器，用于连接外部温度传感器

确保电池电流保持在预定峰值以下的四个可选电流限制

LED开路时限制输出电压的过压保护功能

输出短路保护短路期间限制输出电流

该设备还提供各种故障指示，包括：

指示LED温度的热故障标志

表示发生了TX事件的标志

表示闪存超时计数器已到期的标志

表示设备芯片温度已有的标志达到热关断阈值

指示LED开路或短路的标志

LM3554的尺寸为1.7×1.7×0.6 mm 16 - 微型表面贴装器件封装，结温工作范围为-30°至125°C。

总结

本文介绍了五种高度集成的器件，可提供正确的功能组合 - 高效率，最大亮度和小尺寸 - 用于在移动设备中驱动LED闪光灯。这些部件还旨在延长电池寿命，改善图像，减小应用尺寸，并增强系统可靠性。此外，这些解决方案中的两个具有独特的特性，其中一个专门设计用于提供非常高的电流并支持超级电容器，而另一个设备提供大量保护功能和故障指示器。