CN113873715B - 一种创新型闪光灯驱动芯片架构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种创新型闪光灯驱动芯片架构，涉及驱动电路的技术领域，包括：响应模块，所述响应模块包括至少一个响应单元，所述响应单元包括闪光灯；控制模块，所述控制模块与所述响应模块连接，所述控制模块用于根据所述闪光灯的运行电压发出转化为降压模式或者升压模式的控制指令；驱动模块，所述驱动模块分别与所述响应模块和所述控制模块连接，所述驱动模块包括有第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元用于基于所述控制指令调整所述响应模块的电压。本申请具有可以根据负载灵活调节输出电压，提高输出效率的效果。

Description

一种创新型闪光灯驱动芯片架构

技术领域

本申请涉及驱动电路的技术领域，尤其是涉及一种创新型闪光灯驱动芯片架构。

背景技术

随着人们对移动装置功能要求的提高，闪光灯也逐渐成为各种手机的基本要求。典型的手机用闪光灯驱动芯片为一种升压开关电源加两路恒流源的结构，如图1所示，该架构包含一个由电感L、电容C、NMOS驱动管和PMOS驱动管，以及控制电路构成的升压开关电源boost架构，节点VOUT为boost的输出。CS1和CS2为两路内嵌恒流源，负责控制两路LEDa和LEDb的电流，节点LED1和LED2作为反馈电压输出到控制电路,保证任何时候恒流源CS1和CS2有足够的电源余量可以输出设定的电流。

该架构的工作机理是，当LEDa和LEDb的电流需求较小时，VLED1和VLED2较低，升压电路不工作，系统处于直通模式，输出电压VOUT略低于VIN。当LEDa或LEDb的电流需求较大时，VLED1或者VLED2将升高到接近VOUT电压值，恒流源CS1或CS2无法提供设定的电流，此时boost开始工作，输出电压VOUT上升到CS1或CS2有足够的电压余量，此时CS1或CS2输出的电流达到设定值。

针对上述中的相关技术，发明人认为该架构在直通模式下由于在驱动管、电感L、恒流源CS1和恒流源CS2等处产生损耗，导致直通模式下效率较低，无法高效率地输出低于输入电压的输出电压。

发明内容

为了高效率地输出合适的电压，本申请提供一种创新型闪光灯驱动芯片架构。

本申请提供的一种创新型闪光灯驱动芯片架构采用如下的技术方案：

一种创新型闪光灯驱动芯片架构，包括：

响应模块，所述响应模块包括至少一个响应单元，所述响应单元包括闪光灯；

控制模块，所述控制模块与所述响应模块连接，所述控制模块用于根据所述闪光灯的运行电压发出转化为降压模式或者升压模式的控制指令；

驱动模块，所述驱动模块分别与所述响应模块和所述控制模块连接，所述驱动模块包括有第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元用于基于所述控制指令调整所述响应模块的电压。

通过采用上述技术方案，控制模块根据闪光灯的运行电压确定响应模块的工作模式，并向驱动模块发送控制指令，调整第一驱动单元和第二驱动单元，向响应模块提供合适的电压。本申请能够通过第一驱动单元和第二驱动单元的配合，能够高效率地根据负载调节响应模块的电压。

可选的，所述第一驱动单元包括有驱动管NMOS1和驱动管PMOS1，所述控制模块控制所述驱动管NMOS1和所述驱动管PMOS1的导通与关断，所述第二驱动单元包括有驱动管NMOS2和驱动管PMOS2，所述控制模块控制所述驱动管NMOS2和所述驱动管PMOS2的导通与关断，所述驱动管PMOS1的漏极连接有电源，所述电源用于向所述响应模块进行供电。

通过采用上述技术方案，控制模块分别控制驱动管NMOS1、驱动管NMOS2、驱动管PMOS1和驱动管PMOS2的导通与关断，采用四管的bucm-boost架构，能够在不同模式下对响应模块的电压进行调整。

可选的，所述驱动管PMOS1与所述驱动管PMOS2之间串联有电感L，所述驱动管PMOS2的源极连接有电容C，所述电容C远离所述驱动管PMOS2的一端接地。

通过采用上述技术方案，电感L和电容C在驱动管NMOS1、驱动管NMOS2、驱动管PMOS1和驱动管PMOS2的配合作用下，以不同方式向响应模块提供的控制电压，从而减少了现有技术中直通模式产生的损耗，提高了效率。

可选的，所述响应单元还包括有恒流源，所述恒流源与所述闪光灯串联，所述恒流源用于向所述闪光灯提供稳定电流。

通过采用上述技术方案，恒流源向闪光灯提供稳定的电流，能够根据程序需要精准控制闪光灯的运行模式。

可选的，所述控制模块包括有电压检测单元和选择单元，所述电压检测单元用于检测闪光灯电压，所述选择单元获取所有所述电压检测单元检测到的闪光灯电压，并根据需求选择合适的闪光灯电压。

通过采用上述技术方案，电压检测单元检测闪光灯电压，从而能够及时反馈闪光灯的运行模式，以便控制模块迅速做出调整，控制驱动模块产生合适的电压。选择单元从多个闪光灯电压中选择具有代表性的，利于控制模块对输入电压进行调整。

可选的，所述控制模块还包括有放大单元，所述选择单元与所述放大单元的一个输入端连接，用于向所述放大单元输入闪光灯电压，所述放大单元的另一个输入端用于输入参考电压，所述放大单元用于放大所述闪光灯电压与所述参考电压之间的误差，并输出模拟电平。

通过采用上述技术方案，将闪光灯的实时电压与参考电压之间的误差进行放大，有利于控制模块的下一步操作。

可选的，所述控制模块还包括比较单元，所述比较单元的一个输入端用于输入所述模拟电平，另一个输入端用于输入斜坡电压和斜坡电流的叠加信号，所述比较单元用于基于所述模拟电平和所述叠加信号产生占空比参数。

通过采用上述技术方案，根据占空比参数控制第一驱动单元和第二驱动单元对驱动管NMOS1、驱动管NMOS2、驱动管PMOS1和驱动管PMOS2的状态进行调整，从而能够根据负载灵活调节输入电压。

可选的，所述控制模块还包括有第一控制单元、第二控制单元和处理单元，所述第一控制单元用于控制所述驱动管NMOS1和所述驱动管NMOS2的导通与关断，所述第二控制单元用于控制所述驱动管PMOS1和所述驱动管PMOS2的导通与关断，所述处理单元用于基于所述比较单元产生的占空比调整所述第一控制单元和第二控制单元。

附图说明

图1是相关技术中手机用闪光灯驱动芯片的结构示意图。

图2是本申请一种创新型闪光灯驱动芯片架构的结构示意图。

附图标记说明：

1、响应模块；11、响应单元；2、驱动模块；21、第一驱动单元；22、第二驱动单元；3、控制模块；31、电压检测单元；311、二极管电压检测元件；312、输入电压检测元件；32、第一控制单元；33、第二控制单元；34、处理单元；35、选择单元；36、放大单元；37、比较单元。

具体实施方式

以下结合附图2对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种创新型闪光灯驱动芯片架构，参照图2，包括响应模块1、驱动模块2和控制模块3，其中，控制模块3与驱动模块2连接，控制模块3用于向驱动模块2发出控制指令，驱动模块2基于控制指令对响应模块1进行调整。

参照图2，响应模块1包括有至少一个响应单元11，在本实施例中，响应单元11设置有两个，分别为第一响应单元11和第二响应单元11，每个响应单元11包括有一个恒流源和一个闪光灯，闪光灯可以是任意类型的光电二极管，例如二极管LED，在本实施例中，采用二极管LEDa来作为第一响应单元11的闪光灯，采用二极管LEDb作为第二响应单元11的闪光灯。对应的，采用恒流源CS1作为第一响应单元11的恒流源，采用恒流源CS2作为第二响应单元11的恒流源。

参照图2，二极管LEDa的阳极与恒流源CS1的输出端连接，二极管LEDb的阴极接地；二极管LEDb的阳极与恒流源CS2的输出端连接，二极管LEDb的阴极接地。恒流源CS1用于向二极管LEDa输送稳定的电流，恒流源CS2用于向二极管LEDb输送稳定的电流，二极管LEDa和二极管LEDb在恒流源CS1和恒流源CS2的作用下产生亮光。

参照图2，驱动模块2包括有串联的第一驱动单元21和第二驱动单元22，其中，第一驱动单元21包括驱动管NMOS1和驱动管PMOS1，第二驱动单元22包括驱动管NMOS2和驱动管PMOS2，在本实施例中，驱动管NMOS1的漏极连接有电源，驱动管NMOS1的源极接地，驱动管NMOS1的漏极还与驱动管PMOS1的漏极连接，控制模块3通过控制驱动管NMOS1的门极来控制驱动管NMOS1的导通与关断，通过控制驱动管PMOS1的门极来控制驱动管PMOS1的导通与关断；同样的，驱动管NMOS2的源极接地，驱动管NMOS2的漏极与驱动管PMOS2的漏极连接，控制模块3通过控制驱动管NMOS2的门极来控制驱动管NMOS2的导通与关断，控制模块3通过控制驱动管PMOS2的门极来控制驱动管PMOS2的导通与关断。

参照图2，在第一驱动单元21和第二驱动单元22之间还连接有电感L，电感L的一端与驱动管PMOS1的源极连接，另一端与驱动管NMOS2的漏极和驱动管PMOS2的漏极连接。驱动管PMOS2的源极与恒流源CS1和恒流源CS2的输入端连接，驱动管PMOS2的源极和恒流源CS2的输入端之间还连接有电容C，电容C的一端与驱动管PMOS2的源极连接，另一端接地。

参照图2，控制模块3包括有电压检测单元31，其中，电压检测单元31包括有与响应单元11数量相同的二极管电压检测元件311，在本实施例中，其中一个二极管电压检测元件311与二极管LEDa的阳极连接，用于获取二极管LEDa的电压VLED1，另一个二极管电压检测元件311与二极管LEDb的阳极连接，用于获取二极管LEDb的电压VLED2。二极管电压检测元件311可以采用多种检测装置检测二极管LEDa和二极管LEDb的电压，例如电压检测芯片等。

具体地，电压检测单元31还包括有输入电压检测元件312，输入电压检测元件312的检测点位于恒流源CS1和恒流源CS2的输入端，输入电压检测元件312用于检测恒流源CS1和恒流源CS2的输入电压VOUT。一般情况下，VOUT需要大于VLED1和VLED2，以保证恒流源CS1和恒流源CS2有足够的电压余量，从而向LEDa和LEDb提供设定的电流。

参照图2，控制模块3还包括有第一控制单元32、第二控制单元33和处理单元34，其中，第一控制单元32控制驱动管NMOS1和驱动管NMOS2导通和关断，第二控制单元33控制驱动管PMOS1和驱动管PMOS2的导通与关断，处理单元34根据检测到的二极管LEDa或者二极管LEDb的电压向第一控制单元32和第二控制单元33发出控制信号，第一控制单元32和第二控制单元33通过调整驱动管NMOS1、驱动管NMOS2、驱动管PMOS1和驱动管PMOS2的导通与关断来使系统处于降压模式或者升压模式。

一般情况下，本申请所指的闪光灯驱动芯片架构应用于手机总控系统中，处理单元34用于接收手机总控系统发出的控制信号，处理单元34根据控制信号判断闪光灯的驱动模式为降压模式或者升压模式。具体地，例如，当手机总控系统检测到闪光灯需要执行照明程序时，即手机常见的手电筒模式时，向处理单元34发送调整为降压模式的控制信号，此时处理单元34确定闪光灯的驱动模式为降压模式；当手机总控系统确定闪光灯需要执行闪光程序时，即手机常见的拍照模式或者来电模式时，向处理单元34发送调整为升压模式的控制信号，此时处理单元34确定闪光灯的驱动模式为降压模式。

具体地，在本实施例中，当处于第一相位时，第一控制单元32控制驱动管NMOS2导通，驱动管NMOS1关断，第二控制单元33控制驱动管PMOS1导通，驱动管PMOS2关断，此时，电源将电能储存在电感L中，电容C向响应单元11进行供电；当处于第二相位时，第一控制单元32控制驱动管NMOS1导通，驱动管NMOS2关断，第二控制单元33控制驱动管PMOS2导通，驱动管PMOS2关断，此时，电感L经由驱动管PMOS2向电容C充电，同时向响应单元11进行供电。通过选择第一相位和第二相位合适的占空比，从而能够灵活调整输入电压VOUT，保证恒流源CS1和恒流源CS2在升压模式或者降压模式都能够有足够的电压余量，保证芯片架构的稳定运行。

参照图2，控制模块3还包括有选择单元35和放大单元36，选择单元35接收VLED1和VLED2，并选择其中较大的电压作为VMAX进行输出，选择较大的电压进行处理，其中，经由二极管LEDa和二极管LEDb的电流不同时，会导致VLED1和VLED不同，同时由于恒流源CS1和恒流源CS2的电压相同，选择VLED1和VLED2中的较大电压作为VMAX，即为输入电压VOUT对应的闪光灯电压。例如，当VLED1大于VLED2时，选择VLED1作为VMAX；当VLED2大于VLED1时，选择VLED2作为VMAX。在本实施例中，选择误差放大器EA作为放大单元36，误差放大器EA的一个输入端与选择单元35的输出端连接，用于接收VMAX，误差放大器的另一个输入端用于输入参考电压VREF，误差放大器EA将VMAX和VREF之间的误差进行放大，并输出一个模拟电平。

参照图2，控制模块3还包括有比较单元37，在本实施例中，采用比较器CP作为比较单元37，比较器CP的一个输入端用于输入误差放大器EA输出的模拟电平，另一个输入端输入斜坡电压和电流采用的叠加信号，这两个信号经过比较器共同产生一个合适的占空比参数，并将占空比参数发送至处理单元34，处理单元34根据占空比参数向第一控制单元32和第二控制单元33发送控制信号，第一控制单元32和第二控制单元33对驱动管NMOS1、驱动管NMOS2、驱动管PMOS1和驱动管PMOS2的导通与关断分别进行调整。

本申请实施例一种创新型闪光灯驱动芯片架构的实施原理为：根据需要设置恒流源CS1和恒流源CS2的电流，通过VLED1和VLED2获取二极管LEDa和二极管LEDb的运行模式，误差放大器EA将二极管LEDa和二极管LEDb中较高的电压VMAX与参考电压VREF之间的误差进行放大，产生一个模拟电平，比较器CP将模拟电平与斜坡电压和电流采用的叠加信号进行比较，产生一个合适的占空比参数，处理单元34基于占空比参数控制第一控制单元32和第二控制单元33调整驱动管NMOS1、驱动管NMOS2、驱动管PMOS1和驱动管PMOS2的导通与关断，使得恒流源CS1和恒流源CS2的输入电压VOUT始终高于VLED1和VLED2中的最大值，从而保证恒流源CS1和CS2有足够的电压余量。本申请采用四管的升降压buck-boost架构，能够根据负载灵活调节输出电压，高效率地输出合适的电压。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种闪光灯驱动芯片架构，其特征在于，包括：

响应模块（1），所述响应模块（1）包括至少一个响应单元（11），所述响应单元（11）包括闪光灯与恒流源，所述恒流源与所述闪光灯串联，所述恒流源用于向所述闪光灯提供稳定电流；

控制模块（3），所述控制模块（3）与所述响应模块（1）连接，所述控制模块（3）用于根据所述闪光灯的运行电压发出转化为降压模式或者升压模式的控制指令，所述控制模块（3）包括有电压检测单元（31）和选择单元（35），所述电压检测单元（31）用于检测闪光灯电压，所述选择单元（35）获取所有所述电压检测单元（31）检测到的闪光灯电压，并根据需求选择合适的闪光灯电压，所述电压检测单元（31）包括有与响应单元（11）数量相同的二极管电压检测元件（311）以及输入电压检测元件（312），所述二极管电压检测元件（311）用于获取闪光灯的电压，所述输入电压检测元件（312）用于检测恒流源的输入电压，以保证恒流源有足够的电压余量；

驱动模块（2），所述驱动模块（2）分别与所述响应模块（1）和所述控制模块（3）连接，所述驱动模块（2）包括有第一驱动单元（21）和第二驱动单元（22），所述第一驱动单元（21）和所述第二驱动单元（22）用于基于所述控制指令调整所述响应模块（1）的电压，所述第一驱动单元（21）包括有驱动管NMOS1和驱动管PMOS1，所述控制模块（3）控制所述驱动管NMOS1和所述驱动管PMOS1的导通与关断，所述第二驱动单元（22）包括有驱动管NMOS2和驱动管PMOS2，所述控制模块（3）控制所述驱动管NMOS2和所述驱动管PMOS2的导通与关断，所述驱动管PMOS1的漏极连接有电源，所述电源用于向所述响应模块（1）进行供电，所述驱动管PMOS1与所述驱动管PMOS2之间串联有电感L，所述驱动管PMOS2的源极连接有电容C，所述电容C远离所述驱动管PMOS2的一端接地；

所述控制模块（3）还包括有放大单元（36），所述选择单元（35）与所述放大单元（36）的一个输入端连接，用于向所述放大单元（36）输入闪光灯电压，所述放大单元（36）的另一个输入端用于输入参考电压，所述放大单元（36）用于放大所述闪光灯电压与所述参考电压之间的误差，并输出模拟电平；

所述控制模块（3）还包括比较单元（37），所述比较单元（37）的一个输入端用于输入所述模拟电平，另一个输入端用于输入斜坡电压和斜坡电流的叠加信号，所述比较单元（37）用于基于所述模拟电平和所述叠加信号产生占空比参数；

所述控制模块（3）还包括有第一控制单元（32）、第二控制单元（33）和处理单元（34），所述第一控制单元（32）用于控制所述驱动管NMOS1和所述驱动管NMOS2的导通与关断，所述第二控制单元（33）用于控制所述驱动管PMOS1和所述驱动管PMOS2的导通与关断，所述处理单元（34）用于基于所述比较单元（37）产生的占空比调整所述第一控制单元（32）和第二控制单元（33）。