一种闪光灯驱动电路的制作方法

本申请涉及闪光灯驱动技术领域，涉及但不限于一种闪光灯驱动电路。

背景技术：

在相关技术中，在手机和移动电源上，在输入电源和开关电源的充电电路集成芯片(charger)的通路上外加一颗金属氧化物半导体(metaloxidesemiconductor，mos管)连接电源和接地，在检测到充电通路高温事件时，打开外加的mos管，在充电通路上产生一个短时间大电流，触发为开关电源供电的外部适配器的过流保护，令其关断输出，从而避免通路上的设备经受较长时间的短路电流而发热烧毁；但是这样由于外加mos管，需要增加物料成本，同时也增大了电路面积，挤占电子产品宝贵的空间。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请一示例性实施例为解决相关技术中存在的至少一个问题而提供一种闪光灯驱动电路。

本申请一示例性实施例的技术方案是这样实现的：

本申请一示例性实施例提供了一种闪光灯驱动电路，包括：

所述闪光灯驱动电路至少包括：闪光灯、驱动芯片和电源，其中：

所述驱动芯片与所述闪光灯相连，用于当接收到拍照指令时，启动所述驱动芯片中的升压电路；

所述升压电路，用于当所述闪光灯的正向电压高于所述电源电压时，为所述闪光灯提供电压，以使所述闪光灯闪光。

在上述电路中，所述驱动芯片还包括：

界面与控制模块，用于当所述闪光灯的正向电压低于所述电源电压时，将当前工作模式调整至直通模式，断开所述升压电路，并向所述驱动芯片中的高功率发光二极管驱动模块发出控制指令；

所述高功率发光二极管驱动模块，用于响应于接收到的控制指令，调整所述闪光灯的电流，以使所述闪光灯的电流小于预设电流阈值。

在上述电路中，所述驱动芯片还包括：

与所述闪光灯的电压输出端相连的短路保护模块，用于监测所述闪光灯的输出电压，当所述输出电压小于短路保护阈值时，控制故障寄存器位置位，断开所述闪光灯的通路，并清除所述故障寄存器位；

与所述闪光灯的电压输出端相连的过压保护模块，用于监测所述闪光灯的输出电压，当所述输出电压大于等于过压保护阈值时，断开所述闪光灯的通路。

在上述电路中，所述过压保护模块，还用于当所述输出电压小于所述过压保护阈值时，调整所述闪光灯驱动电路中的调制控制器的电压，以增大所述闪光灯的输出电压。

在上述电路中，所述升压电路还包括：

电感电流保护模块，用于当所述升压电路监测到的电感电流的电感峰值电流大于电感电流阈值时，钳制所述电感电流，并将所述故障寄存器置位。

在上述电路中，所述升压电路分别与第一电容、电感和第二电容相连，以使所述升压电路的输出端的电流为恒定电流；所述升压电流的输出端与所述闪光灯相连，并采用电池电源为所述升压电路供电；其中，所述第一电容为输入电容，所述第二电容为输出电容。

在上述电路中，所述驱动芯片，还包括：

输入输出端口，用于与外部控制器相连接，在所述闪光灯闪光的过程中，如果检测到所述外部控制器处于工作状态，降低所述闪光灯的闪光电流。

在上述电路中，在所述驱动芯片所属的电路板的布局中，设置所述电池电源、所述第一电容和所述第二电容分别与所述界面与控制模块的距离小于距离阈值；

在所述电路板的布局中，所述第一电容和所述第二电容的表层共地连接并通过通孔连接到主地。

在上述电路中，在所述电路板的布局中每一元器件的预设范围内的金属地的面积大于预设面积；其中，所述预设范围内的金属地通过多个通孔连接到地平面。

在上述电路中，在所述电路板的布局中，采用预设宽度的连接线，将所述电池电源和所述电感连接至所述升压电路；

在所述电路板布局中，设置每一闪光灯所属的焊盘在预设范围内的金属地的面积大于预设面积阈值，且在所述焊盘在预设范围内的金属地上打预设数量的散热孔。

本申请一示例性实施例提供一种闪光灯驱动电路，其中，所述述闪光灯驱动电路至少包括：闪光灯、驱动芯片和电源，其中：所述驱动芯片与所述闪光灯相连，用于当接收到拍照指令时，启动所述驱动芯片中的升压电路；所述升压电路，用于当所述闪光灯的正向电压高于所述电源电压时，为所述闪光灯提供电压，以使所述闪光灯闪光；如此，当需要启动闪光功能时，通过启动驱动芯片中的升压电路，为闪光灯提供电压，以使闪光灯闪光，这样，使用这样的驱动芯片控制闪光灯的闪光，提高了控制精度以及转化效率。

附图说明

图1为本申请一示例性实施例闪光灯驱动电路的组成结构示意图；

图2a为本申请一示例性实施例闪光灯驱动电路的另一组成结构示意图；

图2b为本申请一示例性实施例闪光灯驱动电路的又一组成结构示意图；

图3为本申请一示例性实施例驱动芯片的功能框图；

图4为本申请一示例性实施例提供的闪光灯的驱动原理图；

图5为本申请一示例性实施例提供的闪光灯的驱动电路的pcb布局图。

具体实施方式

下面将结合本申请一示例性实施例中的附图，对本申请一示例性实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请一示例性实施例提供一种闪光灯驱动电路，应用于手机、平板电脑、移动电源等具有拍照功能的电子设备中；图1为本申请一示例性实施例闪光灯驱动电路的组成结构示意图，如图1所示，所述电路10至少包括：闪光灯101、驱动芯片102和电源103，其中：

所述驱动芯片102与所述闪光灯101相连，用于当接收到拍照指令时，启动所述驱动芯片102中的升压电路121。

这里，驱动芯片102为软启动，驱动芯片102中还包括短路保护模块、过压保护模块和电感电流保护模块等；而且当驱动芯片102中的界面与控制模块接收到拍照指令时，根据该芯片中的放大器反馈的电压调整该芯片中升压电路的电压。升压电路121，用于使得输出电压高于输入电压。闪光灯101可以是由任意类型的光电二极管组成，比如，led闪光灯。驱动芯片102具有软启动功能，最大软启动时间为1200微秒(us)，开关频率100兆赫兹(mhz)，可通过软件设置工作频率为50mhz。

所述升压电路121，用于当所述闪光灯101的正向电压高于所述电源电压时，为所述闪光灯提供电压，以使所述闪光灯闪光。

这里，升压电路121中至少包括，电感、电容和mos管等，当所述闪光灯101的正向电压高于所述电源电压时，驱动芯片102启动该升压电路，以使升压电路处于工作状态，根据内部电流源需求为闪光灯提供正向电压。如此，当需要启动闪光功能时，通过启动驱动芯片中的升压电路，为闪光灯提供电压，以使闪光灯闪光，使用这样的驱动芯片控制闪光灯的闪光，提高了控制精度以及转化效率。

在一些实施例中，为了提高驱动芯片对闪光灯的电压电流的控制精度高，所述驱动芯片102还包括界面与控制模块和高功率发光二极管驱动模块：

界面与控制模块，用于当所述闪光灯的正向电压低于所述电源电压时，将当前工作模式调整至直通模式，断开所述升压电路，并向所述驱动芯片中的高功率发光二极管驱动模块发出控制指令。

这里，当所述闪光灯的正向电压低于所述电源电压时，升压电路不工作，界面与控制模块工作在直通(pass-through)模式，通过内部的高功率发光二极管(highpowerlightemittingdiodedriver，hpleddriver)来调整闪光灯电流。

所述高功率发光二极管驱动模块，用于响应于接收到的控制指令，调整所述闪光灯的电流，以使所述闪光灯的电流大于等于预设电流阈值。

这里，高功率发光二极管驱动模块能够调整闪光灯的电流，以使闪光灯的电流较小，该预设电流阈值为闪光灯正常工作时的电流。通过采用高功率发光二极管驱动模块调整所述闪光灯的电流，使得闪光灯能够正常工作。

在一些实施例中，为了提高输入电压和输出电压的转化效率高，所述驱动芯片102还包括短路保护模块201和过压保护模块202，如图2a所示，图2a为本申请一示例性实施例闪光灯驱动电路的另一组成结构示意图，结合图1进行以下说明：

与所述闪光灯的电压输出端相连的短路保护模块201，用于监测所述闪光灯的输出电压，当所述输出电压小于短路保护阈值时，控制故障寄存器203位置位，断开所述闪光灯的通路，并清除所述故障寄存器位。

这里，驱动芯片具有多种安全保护功能，比如，短路保护、过压保护和电感电流保护等，其中，短路保护模块201监测闪光灯的输出电压(led_out电压)，闪光灯短路时led_out引脚电平会被拉低，当检测到闪光灯的电压低于短路保护阈值(比如，1.2v(最大1.3v))时，判定为闪光灯短路，相应的故障寄存器203位会置位，断开通路，直到清除该寄存器位；这样增加了软件的控制机制，能够更加灵敏地监测电路是否短路。

与所述闪光灯的电压输出端相连的过压保护模块202，用于监测所述闪光灯的输出电压，当所述输出电压大于等于过压保护阈值时，断开所述闪光灯的通路。

这里，过压保护模块202监测所述闪光灯的输出电压，当输出电压大于过压保护阈值(比如，大于5.5v)时，断开所述闪光灯的通路，实现了对闪光灯电路的保护。

在一些可能的实现方式中，过压保护模块202，还用于当所述输出电压小于所述过压保护阈值时，调整所述闪光灯驱动电路中的调制控制器的电压，以增大所述闪光灯的输出电压；从而增大电流控制范围。

比如，在接通该驱动电路的情况下，电路内部恒流源会调整调制控制器不断升压，过压保护模块监测输出端的电压，当输出端的电压到达5.5v时判定为过压，断开该通路。

在一些实施例中，所述驱动芯片，还包括：

输入输出端口，用于与外部控制器相连接，在所述闪光灯闪光的过程中，如果检测到所述外部控制器处于工作状态，降低所述闪光灯的闪光电流。

这里，输入输出端口的(general-purposeinput/output2，gpio2)信号通常用作发射掩码(txmask)功能，可连接外部控制器的使能信号，闪光过程中如果外部控制器工作则触发该信号，开启txmask功能，降低闪光电流防止拉电源电压过多影响系统正常工作。如果不使用该端口，将该端口的引脚悬空；如此，增大了电流控制范围。

在本申请一示例性实施例中，该驱动芯片102还具有电感电流保护功能，在升压电路中还设置有电感电流保护模块，如图2b所示，图2b为本申请一示例性实施例闪光灯驱动电路的又一组成结构示意图，结合图2a进行以下说明：

电感电流保护模块221，用于当所述升压电路监测到的电感电流的电感峰值电流大于电感电流阈值时，钳制所述电感电流，并将所述故障寄存器置位。

这里，升压电路中的电感电流保护模块，监测电感电流，当电感峰值电流达到驱动芯片设置的电感电流阈值时，电流被限制在此阈值，不会进一步增加，同时相应的故障寄存器置位。

在一些实施例中，驱动芯片中还设置了热感测，用于监测电路中的温度，当监测到电路中温度过高，比如高于特定温度阈值时，断开电路，及时保护电路的元器件。

在一些实施例中，为了更加精确的调整闪光灯的输出电压电流，所述升压电路分别与第一电容、电感和第二电容相连，以使所述升压电路的输出端的电流为恒定电流；所述升压电流的输出端与所述闪光灯相连，并采用电池电源为所述升压电路供电。

这里，升压电路的vin、sw和vout引脚分别连接第一电容、电感和第二电容，所述第一电容为输入电容，所述第二电容为输出电容，以保证所述升压电路的输出端的电流为恒定电流。

该升压电路采用电池电压供电，升压电路的输出端(led_out)为恒流输出，该输出端连接闪光灯，这样保证了为闪光灯提供的电压为恒压。

在一些实施例中，在所述驱动芯片的印制电路板(printedcircuitboard，pcb)的布局中，设置所述电池电源、所述第一电容和所述第二电容分别与所述界面与控制模块的距离小于距离阈值。

这里，驱动芯片为升压电路，根据直流-直流转换器(directcurrent-directcurrentconverter，dc/dc)要求，电感、第一电容和第二电容都尽量靠近界面与控制模块放置，走线尽量短，从而避免这些元件工作在高开关频率下，走线过长引起天线效应；这样布线使得驱动芯片走线短，布局容易，走线精简，而且抗干扰能力大。

在所述pcb的布局中，所述第一电容和所述第二电容的表层共地连接并通过通孔连接到主地。

这里，输入输出电容表层共地连接并单独打过孔连接到主地，减小dc/dc回路以及对其它电路的干扰。

在一些可能的实现方式中，在所述pcb的布局中每一元器件的预设范围内的金属地的面积大于预设面积。

这里，所述预设范围内的金属地通过多个通孔连接到地平面，所述预设范围可以理解为是元器件周边的范围，这样，加大元件周边的金属地面积以帮助散热；而且元件周边金属地通过多个过孔连接到地平面，减小对敏感电路的噪声干扰。

在一些可能的实现方式中，在所述pcb的布局中，采用宽度大于预设宽度的连接线，将所述电池电源和所述电感连接至所述升压电路。

这里，这样采用较宽的连接线将电池电源和电感连接至升压电路，能够承受电流经过电感到开关节点线路的较大电流；比如，在效率较低时闪光瞬间，该电流可能达到1.4安(a)左右。

在所述pcb布局中，设置每一闪光灯所属的焊盘在预设范围内的金属地的面积大于预设面积阈值，且在所述焊盘在预设范围内的金属地上打预设数量的散热孔。

这里，闪光灯在温度上升时灯效会降低，超过结温工作时会损坏闪光灯，所以在pcb布局中加大led的散热面积，比如，单颗灯的散热面积在70～80平方毫米，尽量加大各焊盘周边的金属面积，多打散热孔。为保证灯效，闪光灯据相机距离不超过13毫米，若使用两颗灯，闪光灯间距保证在4～10毫米以内(比如，距离接近4毫米时效果较好)。如此，使得驱动芯片中走线较短，抗干扰能力强，从而提高了发光效率，降低了温升，性能可靠。

本申请一示例性实施例提供一种闪光灯驱动电路，图3为本申请一示例性实施例驱动芯片的功能框图，如图3所示，进行以下说明：

驱动芯片31是一颗采用同步升压(boost)电路的驱动方案，具有软启动功能，最大软启动时间为1200微秒(us)，开关频率为100兆赫兹(mhz)，可通过软件设置工作频率为50mhz。当led的正向电压高于电池电压时，boost电路开始工作，根据内部电流源需求提供led正向电压。如果电池电压高于led的正向压降，boost电路不工作，界面与控制模块(interfaceandcontrol，ic)312工作在pass-through模式，通过内部高功率闪光二极管驱动来调整闪光灯电流。

在该驱动芯片中，电感(l1)、电容(c1)、开关(sw)、mos管313和mos管314，组成该升压电路。其中，电容c1为输入电容，可以设置为10微法。并设定输入电压为2.7伏(v)至5v。

驱动芯片31具有多种安全保护功能：

短路保护模块301监测闪光灯的输出电压(led_out电压)302，led短路时led_out引脚电平会被拉低，当检测到电压低于短路保护阈值1.2v(最大1.3v)时，判定为短路，相应的故障寄存器(faultregister)303位会置位，断开通路，直到ap清除该寄存器位；最终，经过发光二极管(led)317的电流保持在25毫安至1.54安之间。

这里，输出(vout)306端为高功率发光二极管驱动315(hpled驱动)提供电压，以使电流通过hpled驱动315流向短路保护模块301和高功率发光二极管电流控制模块316。

过压保护模块305，开路时内部恒流源会调整调制控制器304(比如，脉冲宽度调制控制器，pwmcontroller)不断升压，过压保护模块305监测电压输出端(vout)306的电压，当到达5.5v时判定为过压，断开通路。

这里，vout306与电容cout307相连，电容cout307接地，以保证输出电压的平稳。电容cout的容量可以设置为10微法(μf)。

电感电流保护模块：升压电路监测电感(l1)电流，当电感峰值电流达到软件设置阈值时，电流被限制在此阈值，不会进一步增加，同时相应寄存器303置位。

这里，电感l1可以设置为1微法。

在该驱动芯片中，放大器311作为反馈电路，将电流反馈至ic312，界面与控制模块通过调制控制器304调整电流。使能信号通过使能(enable，en)319引脚输入该调制控制器304，scl引脚320和sda引脚321分别是串行传输总线协议(inter-integratedcircuit，i2c)协议的时钟和数据。stobe323为选通输入信号，可以直接连接到界面与控制模块上，也可以连接到主系统上，当要抓取照片时触发该信号开启闪光功能。

输入输出端口1(gpio1)和输入输出端口2(gpio2)可连接外部控制器的使能信号，闪光过程中如果外部控制器工作则触发该信号，开启txmask功能，降低闪光电流防止拉电源电压过多影响系统正常工作。

在该驱动芯片中，还设置有热感测318，用于监测电路中的温度，当温度过高时，断开电路，并将故障寄存器303置位。

图4为本申请一示例性实施例提供的闪光灯的驱动原理图，如图4所示进行以下说明：

u1001为图3所示的驱动芯片，在该驱动电路中，输入电压(vin)401、开关(sw)402和输出电压(vout)403组成boost升压电路，采用电池(vbat)404供电，分别连接输入电容(c1001)、电感(l1001)和输出电容(c1002)，led_out405为恒流输出，连接闪光灯1001；en407为使能信号，高有效，连接r1001(100千欧)的下拉电阻；i2c信号连接到主系统的i2c接口，即在i2c接口的时钟引脚scl408和数据引脚sda409的外部分别接r1002和r1003(r1002和r1003为2.2k千欧的上拉电阻)(上拉电平为1.8v，如果其它电平可以考虑使用不同阻值，满足系统要求和i2c规范)；stobe410为选通输入信号，可以直接连接到传感器上，也可以连接到主系统，当要抓取照片时触发该信号开启闪光功能。其中，en407接收输入的led闪存使能信号(led_flash_en)471，时钟引脚scl408接收输入的led闪存时钟信号(led_flash_scl)481，数据引脚sda409接收输入的led闪存数据信号(led_flash_sda)491，stobe410接收输入的led闪存选通信号(led_flash_strobe)492。

gpio1信号和gpio2信号通常用作txmask功能，可连接外部控制器的使能信号，闪光过程中如果外部控制器工作则触发该信号，开启txmask功能，降低闪光电流防止拉vbat404电压过多影响系统正常工作。如果不使用，该引脚悬空。gpio1接收输入的led闪存触摸信号(led_flash_torch)493。

在该电路中，闪光灯可以采用led1001来实现。

图5为本申请一示例性实施例提供的闪光灯的驱动电路的pcb布局图，如图5所示进行以下说明：

在图5中，led4501表示闪光灯，u2004是驱动芯片，u2006为连接通信网络的芯片，u2002为集成流芯片，u2101、u3002、u2704和u2702分别是不同射频的天线开关；c3013、c3020、c3019和c3027分别表示不同容量的电容；l3005、l3003和l3004分别表示不同容量的电感；cn2703、cn2704和cn2701，分别表示摄像头的桌角，表示pcb的连接线；sh3213表示摄像头在pcb中的位置。

在该驱动芯片中采用boost升压电路，根据dc/dc要求，电感、输入电容和输出电容都尽量靠近ic放置，走线尽量短，这些元件工作在高开关频率下，走线过长可能引起天线效应；输入输出电容表层共地连接并单独打过孔连接到主地，减小dc/dc回路以及对其它电路的干扰；尽量加大元件周边的金属地面积以帮助散热；元件周边金属地通过多个过孔连接到地平面，减小对敏感电路的噪声干扰；vbat经过电感到sw节点线路的电流较大，效率较低时闪光瞬间可能达到1.4a左右，走线需要尽量加宽。

led部分主要考虑散热和灯效。闪光灯在温度上升时灯效会降低，超过结温工作时会损坏led，pcb布局时要尽可能加大led的散热面积，建议单颗灯的散热面积在70～80mm²，尽量加大各焊盘周边的金属面积，多打散热孔。为保证灯效，led距相机的距离不超过13mm，若使用两颗灯，led间距保证在4～10mm以内(距离接近4mm时效果较好)。

图5中的pcb布局严格遵循上述布局规则。从图5可以看出，本申请一示例性实施例的驱动电路的走线短；控制驱动电流，走线短，抗干扰能力大；而且布局容易，走线精简，从而成本较低。

芯片驱动性能的核心是效率转化，针对该性能，测试数据如表1所示。

表1驱动芯片的转换性能测试数据

从表1可以看出，本申请一示例性实施例提供的驱动芯片的输入与输出的关系，转化效率高达90％以上，极大的提高了发光效率，降低了温升，性能可靠。从而，采用驱动芯片，提升了产品的性能，使得控制精度高；由于转化效率高，使得功耗损失低；这样，针对目前手机对闪光灯驱动性能要求，优化设计，提高整体性能。针对驱动芯片，制定对应的原理图和pcb规则，非常有实用价值，而且成本低。

这里需要指出的是：对于本申请电路实施例中未披露的技术细节，请参照本申请电路实施例的描述而理解。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请一示例性实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请一示例性实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本申请一示例性实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(readonlymemory，rom)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本申请上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请一示例性实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得终端执行本申请各个实施例所述电路的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。