CN104301475B - 具有闪光灯和手电筒功能的移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及手机硬件电路技术领域，公开了一种具有闪光灯和手电筒功能的移动终端。本发明中，通过微处理器输出使能信号控制控制开关的导通和关闭，使LED灯亮或灭，并根据控制开关电路的导通时间的长短，使LED灯处于闪光灯Flash模式或手电筒Torch模式，能够有效降低手机闪光灯和手电筒电路的硬件设计成本，可以解决闪光灯电路器件较多、硬件电路设计复杂、所占PCB面积较大等问题。

Description

具有闪光灯和手电筒功能的移动终端

技术领域

本发明涉及手机硬件电路技术领域，特别涉及具有闪光灯和手电筒功能的移动终端。

背景技术

对于现今手机设计而言，智能手机摄像头是必不可少的。目前所有智能手机设计方案都支持摄像头拍照功能，在夜间拍照时闪光灯是必不可少的，与此同时随着安卓(android)系统的发展，手机LED在实现闪光灯功能的同时又能实现手电筒功能，以实现在夜间黑暗处将手机用作手电筒。

对于硬件设计而言，手机上用作闪光灯和手电筒的LED灯的常规设计方法如图1所示。闪光灯IC电压输入脚(VIN)接系统电池电压(VBAT)，经过电感(L)及内部电路实现升压，输出电压(VBOOST)接LED灯的正极，LED灯负极接IC电流源输出脚D管脚。在闪光灯(Flash)模式下的最大电流通过电阻Rf控制，在手电筒(Torch)模式下的最大电流通过电阻Rm来控制。当欲使LED灯工作在Flash模式下时，通过Signal ENF信号来控制IC使其工作在Flash模式，进而使LED灯工作在Flash模式；当欲使LED灯工作在Torch模式下时，通过Signal ENM信号来控制IC使其工作在Torch模式，进而使LED灯工作在Torch模式。

传统设计存在以下缺点：需要一颗单独的芯片及外加多颗电容、电阻、电感来实现“闪光灯和手电筒”功能，导致手机方案的材料成本(BOM)较高、PCB所占面积较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有闪光灯和手电筒功能的移动终端，使得实现手机闪光灯和手电筒功能电路的硬件设计成本得到降低，可以解决闪光灯电路器件较多、硬件电路设计复杂、所占PCB面积较大等问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种具有闪光灯和手电筒功能的移动终端，包含：微处理器、LED灯和控制开关；

所述微处理器用于输出使能信号控制所述控制开关的导通和关闭，在所述控制开关导通时，控制所述LED灯亮；在所述控制开关关闭时，控制所述LED灯灭；

根据所述控制开关的导通时间的长短，所述LED灯处于闪光灯Flash模式或手电筒Torch模式；其中，所述Flash模式用于配合摄像头拍照功能实现一次闪光；所述Torch模式用于根据来自所述微处理器的手电筒开启或关闭信号控制所述LED灯处于照明状态。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过微处理器输出使能信号控制控制开关的导通和关闭，使LED灯亮或灭，并根据控制开关的导通时间的长短，使LED灯处于闪光灯Flash模式或手电筒Torch模式，能够有效降低手机闪光灯和手电筒电路的硬件设计成本，可以解决闪光灯电路器件较多、硬件电路设计复杂、所占PCB面积较大等问题。

另外，所述控制开关为金属氧化物半导体MOS管；所述MOS管的栅极与所述微处理器的使能信号输出端连接，所述MOS管的漏极连接所述LED灯，所述MOS管的源极接地；

在所述MOS管的源极和漏极导通时，所述LED灯亮；在所述MOS管的源极和漏极关断时，所述LED灯灭。

采用MOS管实现对LED灯的控制，进一步减少闪光灯电路的器件数，简化硬件电路设计，减小所占PCB面积。

另外，还包含第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一电阻位于所述微处理器的使能信号输出端与所述MOS管的栅极之间；所述第二电阻连接在所述MOS管的栅极和源极之间；

其中，R1和R2的电阻值根据MOS管栅源导通电压曲线及LED导通电压和最大电流选取。

通过电阻使MOS管和LED灯构成的电路正常工作，用简单的电路即可实现闪光灯和手电筒功能，进一步简化硬件电路设计，减小所占PCB面积。

另外，在所述微处理器中设计有软件，通过运行所述软件控制所述MOS管处于导通状态或关断状态的时间，对通过所述LED灯的电流进行控制。

通过软件方法实现对通过LED灯的电流的控制，进一步降低硬件成本。

另外，所述软件实现脉冲宽度调制PWM，用于设置所述LED灯的不同亮度等级。

根据环境亮暗情况不同，对LED灯亮度进行调节，既可以带来较好的用户体验，又节能环保。

另外，所述MOS管为N型MOS晶体管，由于N型MOS晶体管的导通响应时间短，使LED灯能快速响应用户的设置，可以带来较好的用户体验。

另外，还包含：电流源；所述电流源的一端连接所述LED灯和所述MOS管的漏极，另一端接地；

当所述MOS管处于关断状态，所述电流源驱动所述LED灯时，所述LED灯处于手电筒模式；

当所述电流源通路处于高阻状态时，所述LED灯处于闪光灯模式。

在所述电流源驱动所述LED灯时，通过控制所述电流源的电流大小，控制所述LED灯的电流，控制所述LED灯的亮度等级。

可以通过控制sink电流大小来有效控制通过LED的电流，进而实现不同亮度等级的精确控制。

另外，还包含：具有电流源功能的电源芯片；所述电源芯片中实现电流源功能的输出端与所述LED灯连接，通过控制所述输出端实现对所述LED灯的驱动。目前手机各平台方案上电源芯片均具有sink电流源功能，因此可以在不增加任何成本的情况实现手电筒功能。

附图说明

图1是根据现有技术的手机闪光灯和手电筒功能传统硬件设计示意图；

图2是根据本发明第一实施方式涉的具有闪光灯和手电筒功能的移动终端的LED灯驱动示意图；

图3是根据本发明第二实施方式的具有闪光灯和手电筒功能的移动终端的LED灯驱动示意图；

图4是根据本发明第二实施方式的具有闪光灯和手电筒功能的移动终端的LED灯驱动示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种具有闪光灯和手电筒功能的移动终端。本实施方式能够有效降低手机闪光灯和手电筒硬件设计成本，可以解决闪光灯电路器件较多、硬件电路设计复杂、所占PCB面积较大等问题。

本实施方式的具有闪光灯和手电筒功能的移动终端主要包含：微处理器、LED灯和控制开关；微处理器用于输出使能信号控制控制开关的导通和关闭，在控制开关导通时，LED灯亮；在控制开关关闭时，LED灯灭。根据控制开关的导通时间的长短，LED灯处于闪光灯(Flash)模式或手电筒(Torch)模式；其中，Flash模式用于配合摄像头拍照功能实现一次闪光；Torch模式用于根据来自微处理器的手电筒开启或关闭信号控制LED灯处于照明状态。

在实际实现时，控制开关为金属氧化物半导体MOS管；如图2所示，该MOS管的栅极与微处理器(未图示)的使能信号输出端连接，MOS管的漏极连接LED灯，MOS管的源极接地。在MOS管的源极和漏极导通时，LED灯亮；在MOS管的源极和漏极关断时，LED灯灭。采用MOS管实现对LED灯的控制，进一步减少闪光灯电路的器件数，简化硬件电路设计，减小所占PCB面积。具体地说，控制MOS管的栅源导通电压，使MOS管处于导通状态，LED灯亮；MOS管处于关闭状态，LED灯灭，通过控制导通时间，即可实现Flash和Torch功能。

控制开关的使用中，还需要使用第一电阻R1和第二电阻R2；第一电阻位于微处理器的使能信号输出端与MOS管的栅极之间；第二电阻连接在MOS管的栅极和源极之间；其中，R1和R2的电阻值根据MOS管栅源导通电压曲线及LED导通电压和最大电流选取。通过电阻使MOS管和LED灯构成的电路正常工作，用简单的电路即可实现闪光灯和手电筒功能，进一步简化硬件电路设计，减小所占PCB面积。

采用MOS管实现闪光灯Flash功能基本工作原理为：根据MOS管的栅源(Vgs)导通电压曲线及LED导通电压和最大电流，选取合适的R1、R2进而实现导通电压控制。当控制信号(使能信号)电平达到MOS管的栅极G导通门限电压时，MOS管导通，通过VBAT对LED实现供电。当MOS的Vgs电压达到MOS饱和电压时，此时MOS导通阻抗极小，导通电流有可能烧坏LED，为了防止导通电流过大，不能使MOS处于饱和导通状态，因此需要调整电阻R1、R2，可有效控制MOS的导通状态，可以控制LED通过的最大电流，可根据不同LED手册标注的最大导通电流来对电阻的阻值进行选择，使通过LED电流满足设计要求。

仅靠MOS管无法做到精确的电流等级控制，若要实现电流等级控制则需软件进行PWM编程设计，使MOS管处于导通和关断时间进而控制通过电流，进而实现LED不同亮度等级设置，也就是说，在微处理器中设计有软件，通过运行软件控制MOS管处于导通状态或关断状态的时间，对通过LED灯的电流进行控制。具体地说，软件实现脉冲宽度调制PWM，用于设置LED灯的不同亮度等级。

在电子电路设计中，三极管、开关二极管、继电器、可控硅(又称晶闸管)都可实现开关功能，上述电子元器件均可用于本发明。但本实施方式采用N型MOS晶体管，导通电阻小，导通和关闭响应快。

与现有技术相比，本实施方式通过微处理器输出使能信号控制控制开关的导通和关闭，使LED灯亮或灭，并根据控制开关的导通时间的长短，使LED灯处于闪光灯Flash模式或手电筒Torch模式，能够有效降低手机闪光灯和手电筒电路的硬件设计成本，可以解决闪光灯电路器件较多、硬件电路设计复杂、所占PCB面积较大等问题。

本发明的第二实施方式涉及一种具有闪光灯和手电筒功能的移动终端。第二实施方式在第一实施方式基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，采用电流源进行Torch模式的控制。

具体地说，移动终端还包含：电流源。如图3所示，电流源的一端连接LED灯和MOS管的漏极，另一端接地；当MOS管处于关断状态，电流源驱动LED灯时，LED灯处于Torch模式；当电流源通路处于高阻状态时，LED灯处于Flash模式。通过控制电流源的电流大小，控制LED灯的电流，控制LED灯的亮度等级。

为实现Flash和Torch功能，将MOS管和电流源结合在一起，可以达到更好的效果。如图4所示，在现有采用闪光灯专用IC的闪光灯电路基础上，通过删除闪光灯专用IC及外围器件，减少控制引脚，用场效应管来实现闪光灯功能，用sink来实现手电筒功能。当闪光灯处于Flash状态时，电流源通路处于高阻状态；当闪光灯处于Torch状态时，MOS管通路处于关闭状态。

单单采用MOS管，由于硬件器件一致性问题往往无法做到精确控制，因此可以利用电流源来驱动LED灯，电流源可有效控制电流为40mA、60mA、80mA、100mA、120mA等档级，可以通过控制sink电流大小来有效控制通过LED的电流进而实现不同亮度等级。目前手机各平台方案上电源芯片均具有sink电流源功能，因此可以在不增加任何成本的情况实现闪光灯Torch功能，也就是说，具有闪光灯和手电筒功能的移动终端还包含：具有电流源功能的电源芯片；电源芯片中实现电流源功能的输出端与LED灯连接，通过该输出端实现对LED灯的驱动。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种具有闪光灯和手电筒功能的移动终端，其特征在于，包含：微处理器、LED灯和控制开关；

所述微处理器用于输出使能信号控制所述控制开关的导通和关闭；

所述控制开关为金属氧化物半导体MOS管；所述MOS管的栅极与所述微处理器的使能信号输出端连接，所述MOS管的漏极连接所述LED灯，所述MOS管的源极接地；

其中，所述移动终端还包含：电流源；所述电流源的一端连接所述LED灯和所述MOS管的漏极，另一端接地；

当所述MOS管处于关断状态，所述电流源驱动所述LED灯时，所述LED灯处于手电筒Torch模式；

当所述电流源通路处于高阻状态时，在所述MOS管的源极和漏极导通时，所述LED灯亮；在所述MOS管的源极和漏极关断时，所述LED灯灭；所述LED灯处于闪光灯Flash模式；

其中，所述Flash模式用于配合摄像头拍照功能实现一次闪光；所述Torch模式用于根据来自所述微处理器的手电筒开启或关闭信号控制所述LED灯处于照明状态。

2.根据权利要求1所述的具有闪光灯和手电筒功能的移动终端，其特征在于，还包含第一电阻(R1)和第二电阻(R2)；所述第一电阻位于所述微处理器的使能信号输出端与所述MOS管的栅极之间；所述第二电阻连接在所述MOS管的栅极和源极之间；

其中，R1和R2的电阻值根据MOS管栅源导通电压曲线及LED导通电压和最大电流选取。

3.根据权利要求1所述的具有闪光灯和手电筒功能的移动终端，其特征在于，在所述微处理器中设计有软件，通过运行所述软件控制所述MOS管处于导通状态或关断状态的时间，对通过所述LED灯的电流进行控制。

4.根据权利要求3所述的具有闪光灯和手电筒功能的移动终端，其特征在于，所述软件实现脉冲宽度调制PWM，用于设置所述LED灯的不同亮度等级。

5.根据权利要求1所述的具有闪光灯和手电筒功能的移动终端，其特征在于，所述MOS管为N型MOS晶体管。

6.根据权利要求1所述的具有闪光灯和手电筒功能的移动终端，其特征在于，在所述电流源驱动所述LED灯时，通过控制所述电流源的电流大小，控制所述LED灯的电流，控制所述LED灯的亮度等级。

7.根据权利要求6所述的具有闪光灯和手电筒功能的移动终端，其特征在于，所述电流源的电流大小为40mA、60mA、80mA、100mA或120mA。

8.根据权利要求6或7所述的具有闪光灯和手电筒功能的移动终端，其特征在于，还包含：具有电流源功能的电源芯片；所述电源芯片中实现电流源功能的输出端与所述LED灯连接，通过控制所述输出端实现对所述LED灯的驱动。