電荷泵采用電容作儲能元件,電荷泵不需要外接電感,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,持續時間一般為100~300ms,所以效率對電池使用時間的影響不是太大。
LED閃光燈驅動電路設計
Sipex公司的基于電荷泵工作模式的閃光燈驅動芯片,SP6686、SP6685和SP7685支持的閃光燈電流分別為400mA、700mA和1.2A。由于它們的開關頻率高達2.4MHz,所以輸入輸出電容和電荷泵電容的容值都可以選擇比業內其產品低。這三款產品都腳對腳兼容,僅僅是電流的最大值不同。下面以SP6685為例討論這些產品的特性和應用,圖2是SP6685的應用電路圖。
Sipex閃光燈驅動器系列產品的外圍電路非常簡單,僅僅需要三個電容兩個電阻,其中Rsense和RSET來設置閃光模式和常亮模式的LED電流。
1.SP6685的常亮模式:
SP6685為恒流型驅動芯片,在常亮模式下FB管腳的電壓50Mv(典型值),這樣LED上的電流為:
ILED=50mV/Rsense
需要指出的是,由于FB的電壓為50mA,所以即使通過滿載200功率電感器廠家mA電流,Rsense消耗的功率為:
Rsense=50mV×200mA=0.01W
由此可見,僅用0603封裝的SMD電阻就可以滿足要求。但在恒壓輸出工作模式的驅動電路中,限流電阻必須選擇較大的封裝。LED的正向電壓一般為3V∽4V,當輸出電壓為5V時,加在限流電阻上的電壓為1V∽2V,假設閃光燈電流200mA,則限流電阻的功耗為:
PR=U×I=(1V∽2V)×0.2A=0.2W∽0.4W
這時必須采用4個1206封裝的貼片電阻。相比采用一個0603電阻的SP6685,其PCB面積大大增加。
與恒壓輸出的電荷泵相比,SP6685具有效率方面的優勢。電荷泵的效率η取決于輸入電壓Vin LED的正向電壓Vf和升壓倍數K(1X,1.5X,2X),其方程式為:
η=Vf / (Vin×k)
由于手機電池的工作范圍3.6V∽4.2V插件電感打樣 ,當輸出電壓為5V時,電荷泵必須工作在升壓模式下,即K必須為或者2。而實際上,當輸入電壓高于LED正向電壓Vf一定幅值時,電荷泵可以工作在1X模式下,這時的功率將大大超過1.5X和2X模式下的效率。