驱动电路设计论文

摘要：飞机机电系统中存在大量的功率继电器和接触器，机载计算机驱动这些负载需要功率控制装置和过流保护装置。传统的驱动和保护电路设计，使用机载断路器或小型继电器加熔断丝实现。断路器和继电器本身存在机械动作次数有限，响应速度较慢，平均寿命较低的缺点。近些年出现的固态功率控制器，通过反延时保护算法，实现了过流保护的快速控制。下面是小编为大家整理的《驱动电路设计论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

驱动电路设计论文 篇1：

基于STM32的DFB气体激光器驱动电路设计与实验

摘 要：可調谐半导体激光吸收光谱技术气体痕量检测系统中，激光器驱动电路存在模块体积大、电流纹波大、温度漂移严重、响应速度慢等问题，容易导致激光器波长偏离谱线吸收峰，影响系统测量精度。为解决上述问题，首先设计集高精度恒流源、实时监测电路、电阻-电压变换电路、温度采集电路、MAX1978制冷器控制芯片、数字PID整定算法等于一体的激光驱动器;然后，实验测试激光驱动器对DFB激光器（1 627 nm）电流调谐与温度控制的性能，分析确定DFB激光器波长的电流调谐系数、温度调谐系数以及内部温度误差来源;最后，通过改进B值计算及校正方法，对激光驱动器温度控制误差进行补偿，实现DFB激光器输出波长的精准锁定。实验表明：改善后的激光驱动器较传统激光驱动器的驱动电流绝对误差降低54.5%（±0.005 mA）;控制温度绝对误差降低71.4%（±0.01 ℃）;响应时间提高2.98倍（0.067 s/℃）;C2H4气体检测系统精度提高17%。研究结果为TDLAS气体检测方法的应用提供了可靠的技术支撑。

关键词：气体检测;STM32;分布反馈式激光器;恒流;温控

文献标志码：A

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2021.0120

Design and experiment of DFB gas laser driver

circuit based on STM32

LI Hongyan1，LIU Hanfei1，3，WANG Weifeng2，3，LI Jun2，3，CHEN Weile2，3，LIU Bao1，YANG Bo2

（1.College of Electrical and Control Engineering，Xi’an University of

Science and Technology，Xi’an 710054，China;

2.College of Safety Science and Engineering，Xi’an University of

Science and Technology，Xi’an 710054，China;

3.Shaanxi Key Laboratory of Prevention and Control of Coal Fire，

Xi’an

University of Science and Technology，Xi’an 710054，China）

0 引 言

可调谐二极管激光吸收光谱法（tunable diode laser absorption spectroscopy，TDLAS），利用可调谐半导体激光器带宽相对较窄的特性，扫描待测气体的特定吸收线，并通过气体分子独立吸收线的吸收光谱计算待测物质的特征参数[1]，包括浓度、压强、温度和流速等[2-5]。

TDLAS技术具有检测精度高、反应速度快、灵敏性好的特点，以非接触的指纹检测特性受到煤矿气体检测、环境安全检测、工业过程气体在线测量等方面应用的青睐[6-9]。在TDLAS系统中，半导体激光器是重要器件之一，半导体激光器的出光特性决定了TDLAS系统整体的检测下限与检测精度，是TDLAS系统中最为关键的组成部分[10]。

半导体激光器应用于气体检测方向的器件一般以分布反馈式（DFB）激光器为主，DFB激光器是根据器件结构进行分类，一般有蝶形封装和TO封装等[11]。TO封装无片上热管理系统，故只讨论含有内部制冷装置的蝶形封装DFB激光器。

DFB激光器在控制上分为电流控制和温度控制，电流控制一般采用恒流控制电路，需要具备低噪声高精度的特点，防止电路中出现毛刺或干扰信号损害激光器。温度控制一般以补偿为主，防

止温度影响激光器的输出特性，造成波长漂移[12-14]。

针对DFB激光器的实际应用需求，设计一款以双重压控恒流源与MAX1978温度控制器为主体的DFB激光驱动器，能够协同精准控制激光器的驱动电流和工作温度。该驱动器可有效提高TDLAS气体检测系统的灵敏度与测量精度，并可为DFB激光器的波长的精准锁定与可靠工作提供技术支撑。

1 TDLAS系统基本原理

TDLAS系统所遵循的基本理论为Lambert-Beer定律，Lambert-Beer定律在气体吸收理论方面的定义为某一波长的光经某一气体吸收后其出射光强与入射光强之间的对应关系[15-16]。其数学表达式见式（1）。

Iout（v）=Iin（v）exp（-α（v）CL）

（1）

式中 ν为激光频率;Iout（v）为出射光强;

Iin（v）为入射光强;α（v）为吸收系数;C为体积浓度;L为总光程长。

TDLAS系统一般采用二次谐波法进行浓度演算，其原理是通过调制的高频正弦波与低频锯齿波的叠加信号驱动激光器扫描待测气体中心波长，根据出射光的波形进行锁相放大与二次谐波分析，并根据二次谐波峰值与光强信号成正比的关系进行TDLAS系统气体浓度测量[17-18]。

2 激光器控制系统构成

DFB激光驱动器主要由单片机控制系统、恒流源及保护电路、双向温控电路等组成，其系统结构如图1所示。STM32F103单片机主要负责上电检测、电源时序控制、温度读取、PID温度整定、电流/温度保护策略等部分的软件运行。恒流源采用双级压控恒流源，激光器内部NTC电阻配合ADC进行温度读取，MAX1978控制TEC的电流大小和方向调整温度。温度、电流等数据通过RS232串口进行监控与设定。

3 激光器驱动及保护电路设计

TDLAS气体检测系统所用DFB激光器一般使用恒流源来控制电流达到波长稳定的效果。恒流源设计采用基于运放的压控恒流源，它具有电压控制、低漂移、多量程以及精度高等特点，基本电路如图2所示。

电路工作时，三级管Q1工作在放大区，其放大倍数为K，流过LD的电流为

ILD=Vin×

K×（K+1）R3

（2）

由式（2）可得，流经激光器的电流ILD与电压控制端Vin、三极管的放大倍数K、反馈电阻R3呈正相关，电路结构确定后，K与R3随之确定，此时ILD仅与电源控制端Vin正相关，通过控制Vin即可控制流经激光器的电流。

激光器保护电流采用双级压控恒流源进行设定，其简易电路如图3所示。

其基本原理与单级压控恒流源相同，流经LD的电流与反馈电阻R5呈正相关，U2控制的压控恒流源可以设定流过Q2的电流，其大小与保护设定电压Vpro呈正相关，当U1控制的Q1设定电流过大时，Q2可以限制整体电流，进而保护激光器。

检测反馈电阻上的电流，同时把反馈电压和保护电压连接到电压比较器，即可通过硬件判断输出是否过流并进行电源切换。

通过附加的电流监控及过流保护电路，可实现保护电流设定、实时监控、瞬时切断等功能。

4 激光器温控电路设计

4.1 温度采集电路

DFB激光器一般采用内部TEC制冷片作为温控器。TEC（thermo electric cooler）是一種电流控制型器件，基本原理为半导体材料的帕尔贴效应，当电流经过半导体材料制作的电偶时，半导体材料两端就会出现放热/吸热现象[19-20]。

DFB激光器内置NTC（negative temperature coefficient）电阻，电阻温度与阻值呈负相关，采集激光器NTC电阻阻值，可转换为激光器内部温度。

温度采集电路为R-V变换电路，其电路原理图如图4所示。

在R-V变换电路中，选用低输入失调电压[21]的运放ADA4528作为跟随器的芯片，ADC芯片选用ADI公司生产AD7171。

在R-V变换电路中，NTC电阻变换后的电压可根据公式（3）计算。

VNTC=VCC·R6R5+R6·

RNTCR4+RNTC

（3）

在进行R-V变换与模数转换后，根据NTC电阻阻值与温度对应表，建立电阻-温度方程，即可计算出激光器内部温度值。

激光器内部NTC电阻在常温（25 ℃）下阻值为10 K，温度-阻值对应曲线如图5所示。

由图5可得，NTC电阻温度与阻值的线性相

关度不高，经过一阶线性拟合，其拟合方程见式（4）。

y=-524.61x+26 280，（R2=0.902 3）

（4）

由式（4）可得，NTC电阻温度与阻值一阶线性拟合的拟合度不足0.95，满足不了激光器测温的拟合需求。

经过曲线拟合，得到指数拟合方程见式（5）。

y=32 288e-0.044x，（R2=0.998 5）

（5）

式（5）拟合度为0.998 5，符合激光器测温要求。但由于单片机系统对曲线方程的计算能力不足，无法满足实时计算的要求。因此，在实际测温系统中，一般采用分段拟合来进行温度转换。

NTC电阻的B值在不同温度范围内不同，B值定义为在2个温度区间T1和T2对应电阻值R1、R2的系数，计算方法见式（6）。

BT1-T2=T2×T1T2-T1×ln

R1R2

（6）

DFB激光器给定的标准B值为3 950 K，应用式（6）计算得出激光器实际应用范围5～20 ℃下的B值B5-20为3 858 K。

4.2 温度控制电路

MAX1978是美国美信公司针对TEC温控器生产的控制芯片，通过控制流过TEC的电流方向和大小控制TEC温度，最大电流为±3 A[22]。以STM32F103的模拟电压输出引脚作为电流控制端，配合数字PID算法，最终实现精准控温。

MAX1978电路原理如图6所示，通过集成运算放大器，可在其内部进行模拟PID整定。因设计采用数字PID控制算法，故省略内部自整定PID电路，采用R-V变换读取温度，经过数字PID运算，输出直流电压到CTLI引脚，控制输出电流大小。ITEC引脚可以监控流经TEC的实时电流，判断TEC工作状况[23]。

5 实验结果与讨论

5 min内激光器电流波动如图7所示，绝对误差为±0.005 mA，相比PCI-E激光驱动器（±0.011 mA）减小54.5%。

通过R-V变换电路配合MAX1978与数字PID算法，最终控制绝对温度误差在±0.01 ℃，

相比PCI-E激光驱动器（±0.035 ℃）减小54.5%。

选择低、中、常、高4个温度进行实验，其温度波动曲线如图8所示，低温状态下，激光器温度波动范围较大，需较大TEC功率进行温度恒定。高温状态下，激光器本身工作发热，TEC只需小功率工作，就可使激光器工作在允许误差之间。

在实际工作中，激光器内部温度需要快速调整，可通过观察4次温度变化来确定系统的温度-时间响应速度，实验效果如图9所示。可得，温度上升速率为20 ℃/s，经过1～2次振荡就能使温度达到稳定状态。温度下降速率为15 ℃/s，由于TEC需要较大功率抑制激光器本身发热，温度下降速率小于温度上升速率。相比PCI-E激光驱动器（0.2 s/℃），响应时间提高298%。

温度控制稳定后，经过双极压控恒流源输出0～120 mA电流，激光器可输出稳定波长，室温下电流-波长、温度-波长关系如图10所示，可得温度调谐系数为0.09 nm/℃，电流调谐系数为0.014 nm/mA。

图11为DFB乙烯激光器在室温下不同电流的典型光谱图。图12为同一温度电流调谐下传统激光驱动器（B）与设计的高精度激光驱动器（A）气体监测系统谐波对比图，可得，所设计激光器驱动在C2H4气体检测系统中一次谐波/二次谐波峰峰值更高，曲线更加平滑，经过浓度反演后比传统激光驱动器的系统精度提高17%。

在驱动电路和温控电路双重作用下，激光器输出波长可实现精准锁定，同时具备在较高温度范围和电流范围内快速自动协同调节的能力，且激光器输出波长稳定性较好，满足TDLAS气体检测系统对DFB激光器电流與温度精准协同控制的要求。

6 结 论

1）设计的一种集电流调谐与温度控制于一体的紧凑型DFB激光驱动器，实现高精度电流驱动下激光器工作温度的精准控制。

2）提出一种改进的B值校正及计算方法，25 ℃条件下，实验测试工作温度的绝对误差（0.004 ℃）比传统方法的绝对误差（±0.011 ℃）降低了2.75倍。

3）与传统激光驱动器[24-25]对比，改进后的激光驱动器工作温度绝对误差（±0.01 ℃）降低了8～9倍，DFB激光器输出光谱波长绝对误差（0.000 6 nm）降低了33倍。

4）设计的激光驱动器通过实验测试，其电流驱动与温度控制的精确性和稳定性得到验证，降低了系统检测的响应时间，提高了激光气体检测的灵敏度和测量精度，延长了DFB激光器的使用寿命，为TDLAS痕量气体检测的应用提供了可靠的技术支撑。

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收稿日期：2020-10-06   责任编辑：杨忠民

基金项目：

国家自然科学基金项目（52074213）;西安科技大学优秀青年科技基金项目（2019YQ2-01）;西安科技大学博士启动金项目（2019QDJ011）

第一作者：李红岩，男，山东东阿人，高级工程师，E-mail：lihongyan@xust.edu.cn

通信作者：王伟峰，男，河南周口人，高级工程师，E-mail：wangwf@xust.edu.cn

作者：李红岩 刘韩飞 王伟峰 李俊 陈炜乐 刘宝 杨博

驱动电路设计论文 篇2：

一种简单可靠的机载功率驱动电路设计

摘要：飞机机电系统中存在大量的功率继电器和接触器，机载计算机驱动这些负载需要功率控制装置和过流保护装置。传统的驱动和保护电路设计，使用机载断路器或小型继电器加熔断丝实现。断路器和继电器本身存在机械动作次数有限，响应速度较慢，平均寿命较低的缺点。近些年出现的固态功率控制器，通过反延时保护算法，实现了过流保护的快速控制。但固态功率控制器需软件实现反时限保护算法，硬件电路实现较复杂，降低了产品的可靠性。针对此问题，该文基于电流控制器芯片，采用MOS管实现功率驱动和过流保护，该电路结构简单，可靠性高，过流保护时间可调。经试验验证，该电路能够很好地实现功率驱动和过流保护，具有重要的应用价值。

关键词：功率驱动;过流保护;结构简单;可靠性高

Key words： power driver; overcurrent protection; simple Structure; high reliability

机载机电系统中存在大量的功率继电器、接触器和活门等功率装置，机载计算机驱动这些继电器和接触器需要功率控制装置和过流保护装置[1-2]。传统驱动和保护电路，使用机载断路器或小型继电器加熔断丝实现，基本可以满足驱动和保护功能。但是这种实现方式的保护动作时间一般大于1ms，如果电路中的瞬态电流过大，将损坏机载计算机本身和后级控制电路。近些年，随着固态功率控制器的出现，通过反时限保护算法，实现了将过流保护动作时间缩短到微秒级别，但是这种固态功率控制器需软件实现反时限保护算法，硬件电路实现较复杂，降低了产品的可靠性[3-5]。本文针对以上问题，基于电流控制器芯片和MOS管，实现了功率驱动和过流保护功能。该电路结构简单，占用板面积小，过流保护时间可调，在实现功率驱动的同时，能够很好地保护自身电路，可靠性和安全性高。

1 电路结构

驱动电路结构见图1。

控制信号由FPGA输出，经总线隔离器后输入到电流控制器芯片，当控制信号为高时，控制MOS管导通，输出28V。同时，通过采样电阻R4检测通路上的电流，当通路上的电流或者施加在MOS管上的功率超过预先设定的值时，过流保护功能开启，待保护时间达到后，彻底关断MOS管，关断输出。此外，通过对IMON信号、#PG信号和#FLT信号的采集，可以实现对通路电流、电源状态以及跳闸状态的采集。

2 电流控制器工作原理

本文基于电流控制器实现功率驱动和过流保护，该芯片具有14个引脚，采用电荷泵利用N-MOS实现高开输出，它是一种恒功率控制芯片，具有功率保护点和电流保护点两个保护点，其功率点、电流点和保护时间都可以进行预先配置。电流点用来实现在设定电流处实现保护关断，当检测到通路上的电流大于保护电流时，将电流维持在电流保护点对保护时间设定处的电容进行充电，电容两端电压充到4V时，将输出关断。电容的充电时间即为过流保护时间。功率点用来保护N-MOS器件不被烧坏，当检测到N-MOS的功耗大于设定的功率时，将功率限制在设定的功率点。电流控制器芯片检测通路上的电流，根据电流控制MOS管GS之间的压差，实时动态的在调整MOS管的导通阻抗，从而控制通路电流处于一定值。当正常导通时，GS之间压差比较大，MOS管工作在饱和区，其导通电阻很小， MOS管DS之间压差很小，其本身承受的功率也很小。当保护时，GS之间压差比较小，其处于似通非通状态，MOS管工作在可变电阻区，MOS管导通電阻比较大，通过MOS管电阻的变化来限制通路电流。由于其处于可变电阻区，在保护时MOS管本身承受的功率比较大。当MOS管本身承受的功率比较小时，电流超过电流点时，会触发保护，电流控制器芯片将通路电流限制在电流点，待保护时间满足后，关断输出。当MOS管本身承受的功率比较大时，超过了预先设置的功率点，此时电流控制器芯片将MOS管的功率限制在功率点，可以保护MOS管不被烧坏。

3 参数设计

某飞机传感器配电接口要求如下：正常配电时输出电压为28V，驱动电流不小于0.1A，当通路电流超过额定电流9倍时，接口应自锁短路保护，保护时间为200±50μs。

针对该需求，采用电流控制器芯片，设计如下：

1）电流点设置：驱动电流不小于0.1A，9倍过流即0.9A时需要进行过流保护，即电流点为0.9A，则

根据标称电阻值，选取一个30 mΩ和一个23mΩ的电阻串联，则实际电流点0.943A，可以满足实际使用需求。

2）保护时间设置：保护时间的设置跟引脚4端外接电容有关，参考器件手册，当外接电容为1.25nF时，保护时间为200us。

3）功率点设置：功率点的设置是为了保护MOS管，设置的功率点应该保证MOS管不被烧坏，应该在MOS管的SOA曲线之内。查MOS管的SOA曲线，选取功率点功率为20W。功率点的设置取决于3脚PROG端的电压，其公式如下：

则选取R2和R2分别为10KΩ和10KΩ，则

则实际功率為18.86W。电流控制器芯片属于恒功率控制器件，控制MOS管承受的功率，其计算方式如下：

在保护过程中，当VDS比较小时，通路电流会比较大，当VDS比较大时，通路电流会比较小。保护过程中，通路电流最大为电流点电流。过流保护时，MOS管VDS压降小，因此将电流限制在0.943A。当外部负载短路接地时，此时MOS管VDS压降为28V，会触发功率点保护，此时将电流限制在18.86/28=0.637A。不管过流保护还是短路保护，当保护时间满足后，彻底关断输出。

4 实验结果

针对设计的电路，采用电子负载进行试验，其实验连接图如下图所示。上电后，先让输出通道输出高，暂不接通电子负载。将电子负载调整为恒流模式，将通路电流设为1A，然后再将电子负载接通，在接通的瞬间，电路进行了保护，其实验结果如下图所示。

黄色线条为4引脚TIMER端电压，蓝色线条为输出电压，粉色线条代表通路电流。由上图可知，上电后通道首先输出，输出端电压为28V，当电子负载接通的瞬间，检测到通路电流大于电流点电流，即启动了保护。在保护的过程中，给TIMER端电容充电，当TIMER端电压达到4V时，关断输出。在整个保护过程中，通路电流一直维持在电流点，实测约为0.925A，保护时间约为220us。实测保护电流和保护时间与设计指标基本一致，可以满足实际使用需求。

上图为过流保护图片，上电待通道输出后，直接将输出接地，即可触发短路保护，其图片与上图基本一致，区别是在保护过程中的电流大小。短路保护时触发功率点保护，经实际测试，在保护过程中，将电流限制在0.62A，保护时间与过流保护时间一致。

5 总结

本文设计的功率驱动电路，结构简单，占板面积小，驱动能力满足要求，能够实现过流保护和短路保护。经实际测试，各项指标可以满足系统实际使用需求，具有一定的工程应用价值，可以进行一定的推广应用。

参考文献：

[1] 章鹤，艾铁柱.基于CPLD的功率输出自测试及保护技术研究[J].设计与研发，2017，18（7）.

[2] 艾铁柱，王寅.具有短路保护功能的机载功率控制装置设计[J].电子科技， 2013，26（7）.

[3] 叶雪荣，郑志洪等.固态功率控制器国内外发展现状[J].电器与能效管理技术，2015，2（6）.

[4] 潘江江，李海伟等.基于SSPC模块化小型智能配电器设计研究[J].电子测量技术，2016，39（10）.

[5] 周星星，孙丹丹.固态功率控制器在飞机电气改装中的应用[J].设备管理与改造，2017，30（3）.

【通联编辑：代影】

作者：范新明 陈亚玲 张宇坤 郭建奇

驱动电路设计论文 篇3：

照相手机的LED闪光灯驱动电路设计的改进

摘 要：摄影作为一门艺术，手机拍照软件的功能日益强大，使得大众也能够近距离接触。为了获得更高的分辨率与画质，在某些时候就需要利用到闪光灯。如何设计驱动电路使其能够科学化与合理化，达成预期目标是设计人员不得不思考的问题。本文就照相手机的LED闪光灯驱动电路设计的改进做简要阐述。

关键词：照相手机 LED闪光灯 驱动电路设计

LED驱动电路是提升画质的关键，常用的驱动控制器集成了升压开关与控制电路。而用于续流与电感的二极管是外接的，电路的复杂性在增加的同时，PCB面积也会增大，而相应的成本也会增加，并且能量损耗较大。手机天线与驱动电路距离较近，为解决EMI干扰，常用的方法是单方面提升电压，但是方法的实际应用价值较低。

1 闪光灯的类型与工作原理

闪光灯可以将其分为两个类型，发光二极管与氙灯，二者作用与原理均存在差异。对于氙灯而言，其实质是柱状灯管内充满氙气，阴极与阳极和气体相接触。灯管外部分布有触发电极，通过玻璃外层传送电压脉冲从而使管柱内部的气体离子化，阻抗降低，允许高亮度光源电流在阳极与阴极之间流动。电脉冲减弱的过程，灯管的电压也会持续下降，直到恢复到高阻抗状态，等待下一次触发。

LED灯与型灯泡相似，和白炽灯区别之处在于灯丝温度较低，LED光源产生是利用电子在半导体内部移动，而导致其最终发光的则是将各种杂质添加于发光硅之中上，电流通过时会发出光子。LED作为手机相机闪光灯时可以使用两种不同的连接方式，串联与并联，前者是相同电流流过所有LED，能够获得键盘背光与均匀亮度，主要适用于尺寸较大TFT面板。但是手机相机应用此种方案的不足之处在于储能电容的尺寸大。容量与闪光灯的电流、升压转换器输出电流、串联LED灯数量、闪光时间等存在密切联系。而在选择并联方式时，可以获得更高的亮度，只需要小型电容器进行滤波就能够达成目的。

氙灯与LED应用于手机相机，主要的区别在于前者可以提供更高的亮度，线源输出获得的亮度更加均匀，但是不足之处在于驱动电路复杂。

2 LED闪光灯驱动控制电流方案

驱动电路依据特性可以将其分为恒流型与恒压型，而依据其工作的原理可以将其分为电荷泵电路与Boost电路。其中恒流与恒压型，LED灯是电流驱动型的器件，电流与亮度成正比，恒压型的驱动电路，通常是电阻串联于LED灯，以此确保流过LED的电流稳定，此种方式也能够消除正向电压产生变化时导致的电流变化，LED的亮度能够固定。对于电荷泵与Boost而言，由于手机工作电压是固定的，LED正向电压范围通常要高于手机工作电压的范围，因此在低压与高压输入时，需要利用升压电路将电压升高从而驱动LED。闪光灯在驱动的时候通常会采用两种方式。Boost利用电感用为储能元件，其优点体现在高效率。电荷泵无需外接电感，因此无需考虑电磁干扰等问题，问题解决方案占用的PCB面积较小，工作效率比较低，闪光灯工作的时间非常短，因此不会对电池使用时间造成较大的影响。

3 系统设计

手机LED闪光灯高正向电流与电压，给定电池电压，使得升压器成为了最好的解决方案。大电流驱动时，升压器能够表现出优异的效率，LED则是电流驱动。正向电压会随着温度变化而出现变化，并且其自身也会存在差异。正向电压产生的变化主要是源于其自身生产过程。其变化的范围大大概在20%范围内。

将LED闪光灯串联于电流检测电阻，通过升压器驱动，此方法较为简单。控制升压调节器输出电压，从而使通过外部检测的LED电流能够匹配，但是此方法的不足之处在于无法从电池提供有限电能获得最高光通量。外部检测电阻其功耗非常大，并且其大小受到控制，作用在于即使处于低电流状态，也能够提供可用的电压，从而满足持续照明的需要，为其提供驱动。电流在增加的同时，检测电阻压降上升，功耗就会相应地增加。高精度电阻的功耗额定值较为理想，但是应用成本高，同时也会使体积增大，每条LED通道都要增加电阻。借助电容器升压电路图，电容器升压电荷泵从应用成本方面讲更加合理，PCB板除过电荷泵与LED外，只需要较少容器与电阻，占用的面积小。选择电感升压电路，除过升压与LED外，需要电感器、二极管以及数量不等的电容器与电阻器。考虑到手机的特殊应用，手机相机的镜头、LED显示屏、闪光灯位置通常在手机上方，此位置与手机射频电路距离较小，需要考虑到串扰与防辐射。

4 照相手机的LED闪光灯驱动电路设计改进

针对设计工作存在的问题，解决的方案是集成于照相手机的LED驱动器的电流源，可以對内部电阻进行调节，从而使功耗得以降低。而具体调节的情况需要由LED电流大小来确定。如果LED电流降低，压降能够保持获得足够精度的信号，驱动LED电流不需要较大的电流，但是电流要求其稳定。采用的电流模式在DCM模式下工作，由此可以确保在较低的负载电流下具有较高的工作效率并且无需补偿电路。利用双电流反馈环进行控制，电感电流与负载LED电池反馈环，从而使其能够快速对负载电流做出反应，使负载电流保持稳定。

电源电流在对LED电流进行检测的时候，还需要对LED电流进行调节，而对后者进行调节，主要是通过对电阻进行动态调节。依据产生的电源压降，将其作用为动态调节升压器电压输出的信息。

从电池挤压获得光通量，以往RFPA从移动电话电池获得最高脉冲电流，而随着手机技术的发展，LED闪光灯与处理器供电需要最高电流。比如驱动1.5ALED电流，需要从电池获得3A的电流，原因在于升压器存在转换电压比，高电流导致的后果是节能电池的电压快速下降，而欠阈值检测机制的存在则会避免系统在此种情况下出现问题。闪光灯在开启的时候，电池电压过低就会自动关机，由此会形成非常糟糕的用户体验。解决此问题的方法是，电池处于低电压状态时，相机软件需要关闭闪光灯，而不使用闪光灯则不至于形成糟糕的用户体验。

利用监控电池电压闪光灯驱动技术，在获得稳定的LED电流波形的同时需要避免电池压降过多，闪光灯驱动器控制的对象主要是LED电流下降与上升的顺序，上升环节监控的对象主要是电压。如果输入电压下降到低于设定的阈值之下，器件则需要停止使LED电流持续上升到设定的阈值，而闪光灯的电流则维持实际工作水平。由此也可以确保较小的安全界限，而手机关机的问题也可以避免，同时也能够避免电池周期不可逆压降，电池工作的时间也能够明显增加。

5 结语

通过上述问题与解决方案可以看出，升压倍数与工作效率二者之间是反比关系，工作效率越低的时候，升压的倍数就会越高。而在同一种工作模式下，效率会随着输入电压变化而相应变化，具体表现为输入电压降低的同时，工作效率会相应的提升，从而使电池能够在较大的电压范围内保持高工作效率。因此LED驱动电路在设计的时候，在驱动高脉冲电流时，聚光灯要确保其运行不存在故障，而设计工作人员为手机生产厂商提供了无缝系统集成方案，该方案具有特性集成，安全运行与标准等特性。随着技术的发展，以往手机相机在运行时存在的问题将会获得更好的解决方案，从而为顾客提供更好的用户体验。

参考文献

[1]苏艺俊，马奎.一种适用于LED驱动的高压稳压电路设计[J].电子技术应用，2017，43（3）：25-28.

[2]周子睿，葛鹏.双路不等功率恒定电流输出的LED驱动电路设计[J].照明工程学报，2017（28）：102-105.

作者：刘常富