驅(qū)動電路的比較

　　根據(jù)驅(qū)動電路的輸出特性，白光LED閃光燈的驅(qū)動電路可分為恒壓型和恒流型；按電路工作原理，可以分為電感升壓電路和電荷泵電路。白光LED是電流驅(qū)動型器件，其亮度與電流成比例關(guān)系。在恒壓型驅(qū)動電路中，往往有一個電阻與白光LED串聯(lián)，用來設(shè)置產(chǎn)生預(yù)期白光LED正向電流所需的電壓。這種方式有一個缺點，即白光LED正向電壓的任何變化都會導(dǎo)致白光LED電流的變化，從而無法保證流過白光LED的電流等于預(yù)設(shè)置值，也就無法確保白光LED的亮度恒定。

　　而在恒流型驅(qū)動電路中，是通過檢測串聯(lián)在白光LED回路電阻的電壓來保證流過白光LED的電流恒定的。這種方式可以消除由正向電壓變化而產(chǎn)生的電流變化，因此白光LED可產(chǎn)生相對恒定的亮度。

　　由于移動電話的鋰離子電池的工作電壓范圍一般為3.*.2V，而白光LED的正向電壓一般為3～4V，且白光LED閃光燈一般為多個白光LED串、并聯(lián)在一起，以提供閃光功能所需的光通量，所以在低電壓輸入、高電壓輸出的時候，必須采用升壓電路將電壓升高以驅(qū)動白光LED。驅(qū)動白光LED閃光燈時一般采用兩種方式升壓，一種是采用以電感為儲能元件的升壓式變換器，另一種是采用以電容為儲能元件的電荷泵。采用以電感為儲能元件的升壓變換器的優(yōu)點是效率相對較高。

　　現(xiàn)在的白光LED閃光燈驅(qū)動控制器都集成了控制電路和升壓開關(guān)管，但是電感和用于續(xù)流的肖特基二極管還是外接的，這增加了電路的復(fù)雜性、成本和PCB面積。此外，由于閃光燈驅(qū)功電路、LED閃光燈顯示屏、移動電話的天線一般位于移動電話上端，與移動電話的射頻電路靠得很近，所以有效防止驅(qū)動電路電感的EMI干擾也是很重要的問題。圖1是采用電感升壓變換器驅(qū)動標準白光LED的典型應(yīng)用電路。

　　電荷泵采用電容作儲能元件，且不需要外接電感，因此不存在電磁干擾的問題。此外，整個解決方案所占PCB的面積也較小，但相對來說效率較低。由于閃光燈工作時間非常短，持續(xù)時間一般為100～300ms，所以其效率對電池使用時間的影響不是太大。圖2是采用電荷泵驅(qū)動標準白光LED的應(yīng)用電路。

　　圖1 采用電感升壓變換器驅(qū)動標準白光LED的應(yīng)用電路

　　圖2 采用電荷泵驅(qū)動標準白光LED的應(yīng)用電路

　　在白光LED驅(qū)動電路的設(shè)計中，有兩個參數(shù)會影響設(shè)計方案的選擇，一個是白光LED正向電壓，另一個是電源的工作電壓。電感式升壓變換器通常用于驅(qū)動串聯(lián)的白光LED，它能夠產(chǎn)生充是的輸出電壓，以提供可被編程的驅(qū)動白光LED電流。采用這種驅(qū)動方法時，因為無論正向電壓高低，所有的白光LED都能獲得相同的電流，又因為白光LED的亮度與流經(jīng)白光LED的正向電流成正比，所以白光LED陣列的亮度非常均衡、和諧。

　　電荷泵可以產(chǎn)生值為輸入電壓整數(shù)倍的輸出電壓。若要提高其擴大倍數(shù)，需增加泵電容和開關(guān)電路，因此電荷泵的實際輸出電壓被限制為了2倍的輸入電壓。雖然有些電荷泵能夠提供分數(shù)倍輸出電壓（1.5倍），但是需要2個泵電容。

　　因為2倍壓是最方便的升壓倍數(shù)，考慮到白光LED典型的正向電壓，則電荷泵方法主要用于驅(qū)動并聯(lián)的白光LED。因為每個并聯(lián)支路的白光LED必須獨立控制，這必然會導(dǎo)致白光LED陣列之間出現(xiàn)輕微的亮度失諧，這種亮度失諧現(xiàn)象在電荷泵驅(qū)動方法中是不可避免的。

　　與整數(shù)倍壓電荷泵驅(qū)動方法相比，電感升壓變換器的效率更高。改用分數(shù)倍壓電荷泵雖然可以提高性能，但是其遠不如電感升壓變換器設(shè)計方案。因為在電感升壓變換器設(shè)計中，白光LED是串聯(lián)的，所以升壓控制器與白光LED之間只需兩條PCB走線。這在設(shè)計上是一個很重要的優(yōu)勢，例如，如果白光LED的數(shù)量發(fā)生了變化，或者單獨安裝在一個相機閃光模塊上，則電感升壓變換器的設(shè)計很容易適應(yīng)這種變化，而采用電荷泵方案的PCB必須完全重新設(shè)計。

　　雖然電感升壓變換器設(shè)計的引腳數(shù)量少，且允許使用比電荷泵設(shè)計更小的封裝，但是電感升壓變換器需要電感器，這會導(dǎo)致占PCB的總體面積變大、變厚。另外，與電荷泵設(shè)計中的泵電容對比，其外接電感器成本昂貴。另外，電感升壓變換器的噪聲通常比電荷泵高，因此為了限制或避免不同組件之間的干擾，需要更的設(shè)計。