驱动高功率 LED 相机闪光灯

70m?。各个电池的阻抗是不尽相同的，根据生产批次的不同阻抗变化大约为 15%。

松弛效应。应用/去除脉冲负载后电池压始终在不停地变化。

温度。电池阻抗与温度有着密切的关系，温度每下降 10?C 阻抗就会增加 50%。
 
充电状态。内部阻抗取决于充电状态 (SoC)，并在放电结束时内部阻抗增加。

保护电路。锂离子电池组具有与电池串联的背对背保护 MOSFET，其电阻范围为 c.a.
50~70m?。

连接器。通常电池组通过一对弹簧连接器（每个连接器都有 25m? 的 DC 电阻）与系统相连接。

从电气角度来说，电池通常只是一个电压源，或者是一个与代表电池内部阻抗的电阻器串联的电压源。为了正确表述电池瞬态行为，我们应该使用一个等效电路，而非只是电阻。.

当电池完成充电或放电后，其开路电压就会发生变化。因此，从电气角度来看其可以被看作是一个具有可变电容值 (CO) 的电容器。

图 6 中，RA 和 RC 为相应阴极和阳极的总扩散、传导和电荷转移电阻。CA 和 CC 为表面电容。RSER 为包括电解物、电流集电器以及金属丝电阻在内的串联电阻。

图 6 电池等效电路

每个级都与其时间常数相关联，这会导致复杂的电气行为。

图 7 900mAh、锂离子电池瞬态响应与 SOC 和温度的关系

如图 7 所示，虽然电池电压对电流阶跃的响应被延迟了，但经过一段时间后，其开始接近具有一个串联电阻器的电容行为。电流终止以后，电池电压不会立即返回到无电流状态。相反，其会慢慢增加直到最后其达到等效电容器电压电平为止，这就是开路电压。

即使是在电池容量不足的情况下，高内部阻抗两端的压降也会导致系统达到其截止电压以及"低电池电量"指示器触发。结果，移动设备复位和/或停止工作。计算相机引擎截止电压和最大 LED 闪光电流电平时，我们应充分考虑这一因素。

在基于 TDMA 的系统中（如 GSM/GPRS 手机），RF 功率放大器 (PA) 也可从电池拉出高峰值电流。TPS61050 器件集成了一个通用 I/O 引脚 (GPIO)，该引脚既可以被配置为一个标准的逻辑输入/输出，也可以被配置为一个快闪掩码输入 (flash masking input) (Tx-MASK)。
这一消隐功能将 LED 从相机闪光变为了手电筒光，因而几乎瞬时降低了电池的峰值电流负载。该系统级特性通过避免两个高功率负载（PA 和快闪 LED）同时开启阻止了手机关机。

LED 快闪电流电平优化

在手机应用中，我们通常规定相机引擎在一个低至 0?C 或 -10?C 的温度工作。为了实现稳定的系统运行，LED 快闪电流需要根据最大容许电池压降（即最高的电池阻抗，最低的环境温度）进行调节。

为了动态优化 LED 快闪电流（即光输出）与电池充电状态和温度的关系，我们可以考虑使用下列自调节程序。这种算法可以被嵌入到自动曝光白平衡或防红眼预闪算法中去。
LED 正向电压"催化"特性——在相机引擎生产测试时进行。

LED 正向电压 (VF) 的一阶近似可以由集成的 3 位 A/D 转换器完成。

就三次不同的快闪电流（200mA、500mA 以及 1000mA）而言，只执行三次短暂的快闪选通脉冲（10 分之几毫秒就足够了）。

这些数据有助于我们更精确地估计LED相比快闪电流真正的电气功率。

图 8 LED 正向电压近似

估计电池阻抗的预闪光功能

在一个高功率快闪选通脉冲中，电池电压通常会下降数百毫伏。就短时间高功率快闪选通脉冲而言，该电压下降受电池本身的电容（即松弛效应）影响不是很大，而是受其电池阻抗的影响。

图 9 脉冲 LED 运行时的图像捕获顺序

相机和/或基带引擎通常可以在快闪选通脉冲之前和快闪选通脉冲结束时对电池电压进行测量。凭借这一信息系统就可以计算出大概的电池阻抗，具体如下：

根据实际的 LED 电气特性、中频电池阻抗、充电状态以及温度信息，相机引擎软件可以动态地优化 LED 快闪电流以避免电池崩溃的危险。

作者简介

Christophe Vaucourt 现任 TI（德国）系统工程师，他在 TI 工作超过 7 年，主要负责新产定义以及低功耗 DC/DC 转换器应用支持工作。加盟 TI 之前，他就职于 Alcatel 公司，任互联网屏幕电话设备电源设计师。他毕业于国立高等工业物理化学学院 (Ecole National Superieure de Physique de Strasbourg（法国）)，获电子工程理学士学位。