近來新上市的所有高階行動(dòng)電話幾乎都內(nèi)建百萬畫素相機(jī)，為了讓消費(fèi)者在較昏暗的環(huán)境下拍照，它們需要提供額外的閃光燈功能，但手機(jī)製造商卻對數(shù)位相機(jī)所使用的標(biāo)準(zhǔn)閃光燈興趣缺缺，因?yàn)檫@些解決方案通常都極佔(zhàn)空間，無法滿足行動(dòng)電話最重視的精巧造型要求。最近出現(xiàn)的高功率LED過去多半用於汽車照明，但它們也能做為手機(jī)閃光燈的絕佳解決方案，由於它們很容易整合至小型封裝，又不需要高電壓驅(qū)動(dòng)，故能做為體積和成本都很小的完整閃光燈解決方案。除此之外，只要將LED電流降低，使它們擁有更長的工作時(shí)間，這些LED還能當(dāng)成手電筒或棚燈 (movie light)使用。為了產(chǎn)生所要求的白色光源，廠商通常會(huì)使用白光LED，然而它們卻要3.6 V至3.8 V的順向電壓才能提供所需電流，所以無法由一顆鋰離子電池直接供電 – 但行動(dòng)電話通常卻只有一顆電池。

LED發(fā)光特性通常會(huì)受到半導(dǎo)體材料特性的極大影響，所以不同材料成分的LED特性也會(huì)有所差異。LED發(fā)光強(qiáng)度通常與其電流有關(guān)，發(fā)光強(qiáng)度和LED電流的比值則是生產(chǎn)過程中可能改變的主要參數(shù)之一，因此LED多半會(huì)根據(jù)電流與發(fā)光強(qiáng)度的比值事先分類，不同等級LED的順向電壓也可能不同。要以LED做為光源照明所欲拍攝的場景，就必須在影像感測器啟動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生光脈衝，為了將系統(tǒng)功耗和所產(chǎn)生的熱量減至最少，LED的導(dǎo)通時(shí)間應(yīng)儘量縮短，因此LED的動(dòng)作必須與影像感測器同步。光脈衝時(shí)間通常為100毫秒或更長，實(shí)際值則視LED的發(fā)光能力以及影像感測器與閃光燈的搭配方式而定，這表示有兩個(gè)問題必須解決： LED電流的控制以及光脈衝和影像感測器的同步。 

設(shè)計(jì)人員首先想到的或許是直接控制LED電流的簡單電路，這種方法在使用不同供應(yīng)商的不同LED時(shí)確能提供很大彈性。穩(wěn)流功能需要量測電流的大小，而最簡單和成本最低的LED電流量測方法是讓LED串聯(lián)一顆感測電阻 (shunt resistor)，此時(shí)轉(zhuǎn)換器所須提供的總輸出電壓就等於二極體順向電壓加上感測電阻兩端的電壓降。為了簡化電路和降低成本，選擇感測電阻時(shí)最好讓其電壓降等於轉(zhuǎn)換器的回授電壓；除此之外，為了將功耗減至最少，感測電阻兩端的電壓降應(yīng)越小越好，因?yàn)楦叩碾妷褐粫?huì)讓功耗增加。由於二極體順向電壓及感測電阻電壓降之和通常會(huì)高於行動(dòng)電話的電池電壓，因此必須使用升壓轉(zhuǎn)換器為其提供電源。在我們的範(fàn)例中，假設(shè)轉(zhuǎn)換器的回授電壓為500 mV，那麼總輸出電壓就必須在4.1 V和4.3 V之間。圖1就是這類電路的可能設(shè)計(jì)方式之一。 

設(shè)計(jì)人員首先想到的或許是直接控制LED電流的簡單電路，這種方法在使用不同供應(yīng)商的不同LED時(shí)確能提供很大彈性。穩(wěn)流功能需要量測電流的大小，而最簡單和成本最低的LED電流量測方法是讓LED串聯(lián)一顆感測電阻 (shunt resistor)，此時(shí)轉(zhuǎn)換器所須提供的總輸出電壓就等於二極體順向電壓加上感測電阻兩端的電壓降。為了簡化電路和降低成本，選擇感測電阻時(shí)最好讓其電壓降等於轉(zhuǎn)換器的回授電壓；除此之外，為了將功耗減至最少，感測電阻兩端的電壓降應(yīng)越小越好，因?yàn)楦叩碾妷褐粫?huì)讓功耗增加。由於二極體順向電壓及感測電阻電壓降之和通常會(huì)高於行動(dòng)電話的電池電壓，因此必須使用升壓轉(zhuǎn)換器為其提供電源。在我們的範(fàn)例中，假設(shè)轉(zhuǎn)換器的回授電壓為500 mV，那麼總輸出電壓就必須在4.1 V和4.3 V之間。圖1就是這類電路的可能設(shè)計(jì)方式之一。 

升壓轉(zhuǎn)換器僅能提供5 V之類的固定穩(wěn)壓輸出，而且它會(huì)在閃光燈觸發(fā)前先行啟動(dòng)，電流則是由LED串聯(lián)的電阻控制。另外如圖所示，此電路還能利用額外的開關(guān)元件來控制閃光燈的開啟，透過這顆FET的閘極，閃光燈啟動(dòng)幾乎不會(huì)有任何延遲。圖4是它們的波形，其頻道安排方式和訊號都與圖2相同，從這些波形圖很容易看出LED電流的上升速度更快，輸入電流的負(fù)載效應(yīng)也減至最小。 

由於輸出電容的電壓已經(jīng)很高，LED會(huì)立刻導(dǎo)通電流，接著輸出電壓會(huì)略為下降，這是因?yàn)樯龎恨D(zhuǎn)換器的反應(yīng)時(shí)間較慢，至於電壓下降的幅度當(dāng)然與輸出電容的電容值有關(guān)。此電路的另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是它能提供穩(wěn)壓輸出給電路其它零件，讓它們也能使用比電池電壓還高的電源。

這種方法的一項(xiàng)重大缺點(diǎn)是它並未提供穩(wěn)流功能。由於LED順向電壓的改變會(huì)直接造成電流改變，而隨著生產(chǎn)作業(yè)的進(jìn)行，LED的順向電壓可能會(huì)有很大差異，因此設(shè)計(jì)人員可能必須根據(jù)每一批LED的順向電壓來調(diào)整其串聯(lián)電阻的大小。

解決此問題的另一種方法是選擇順向電壓和順向電流特性都相同的LED，但這必然會(huì)增加成本。 

此架構(gòu)包含穩(wěn)流和過電壓保護(hù)，這些功能都是由較複雜的回授分壓電路提供。這個(gè)電阻分壓電路會(huì)連接至LED所串聯(lián)的感測電阻，並做為此電路的電壓感測組件。只要採用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，它就能限制電路的最大輸出電壓，使其不超過轉(zhuǎn)換器和連接電路所能容許的最大電壓。感測電阻的電阻值遠(yuǎn)小於回授分壓電路的電阻值，所以它幾乎不會(huì)對電阻分壓電路的分壓結(jié)果造成任何影響。每當(dāng)感測電阻上有較大的電流通過時(shí)，回授分壓電路就會(huì)出現(xiàn)偏移電壓，使得轉(zhuǎn)換器的輸出電壓降低。透過這種方法，只要二極體和感測電阻的電壓降總值小於電阻分壓電路所設(shè)定的電壓，此電路就能調(diào)節(jié)LED的電流。

若感測電阻的電阻值只能允許很小的電流通過LED，那麼啟動(dòng)時(shí)間就會(huì)慢於前面所述的簡單電流控制型架構(gòu)。若將感測電阻並聯(lián)一顆阻抗很小的電阻，並由FET負(fù)責(zé)切換，我們就能立即增加所設(shè)定的LED電流值。如果這個(gè)切換動(dòng)作是在升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓升高後才進(jìn)行，那麼從按下閃光燈按鈕到LED發(fā)出閃光為止，整個(gè)過程的延遲時(shí)間會(huì)變得更短。利用LED電流較小的模式，例如升壓轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)後所支援的手電筒和棚燈模式，設(shè)計(jì)人員不需額外成本就能為產(chǎn)品增加更多功能。這個(gè)改良電路的啟動(dòng)波形如圖6所示，其中的訊號安排方式和圖2以及圖4完全相同，從圖中很容易看出輸入電流和閃光燈觸發(fā)器的延遲時(shí)間都受到非常良好的控制。 

雖然此架構(gòu)可以控制電流和電壓，但是電流控制的精確度卻不如第一個(gè)例子的簡單電流控制架構(gòu)。上述範(fàn)例所使用的TPS61020在這些電路裡的工作情形都很良好，它還能提供低於輸入電壓的穩(wěn)壓輸出，因此就算LED和感測電阻的電壓值總和小於輸入電壓，這顆元件仍很適合這些架構(gòu)；除此之外，當(dāng)效率超過現(xiàn)有產(chǎn)品的新型LED於未來出現(xiàn)時(shí)，設(shè)計(jì)人員仍能繼續(xù)使用這個(gè)電路。