【技术帖】艾为闪光灯驱动方案，照亮你的美！

原创于 2025-06-28 16:36:15 发布 · 618 阅读

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#人工智能 #嵌入式硬件 #单片机 #音视频 #大数据

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作者：火焰神

前言

随着5G时代到来，智能手机、平板电脑已是老百姓的日常必备掌中宝，强大的功能极大地方便了人们的生活和交互。其中，拍照功能必不可少，该功能也是各大手机厂商竞相追逐的PK项。后置四摄、一亿相素、大光圈、逆光拍照、微云台、全景微距、OIS防抖、柔光自拍、照亮你的美......这些宣传关键字大家已经都耳熟能详。可是有多少人知道一张好照片背后的功臣呢？本篇，小为为你揭秘！

闪光灯

要实现好的拍摄效果，除了要有强大的SENSOR和算法外，还需要一个最佳配角——闪光灯。后摄双色温闪光灯、前置补光灯......正是有了它们的加持，才会实现更好的光影效果，才能在伸手不见五指的黑夜照亮你的美。

闪光灯类别

单闪

双闪

前置闪光

闪光灯一般分为单闪和双闪，一般直接贴片在PCBA主板上或者贴在FPC上通过BTB、弹片形式与PCBA相连。

闪光灯基本参数包括光强、光通量、色温、正向电压、正向电流等。其中闪光灯驱动IC端最受关注的是VF（正向电压）和IF（正向电流），VF和IF对应曲线关系如下图：

VF一般要以IF在某个电流条件下来界定，如图该灯VF@IF参数：3.13V@1A。灯的VF一般分BIN，根据不同的BIN等级代表不同的VF范围，如下图：

闪光灯驱动IC

闪光灯选定之后，需要选择与之匹配的闪光灯驱动IC，主流的闪光灯驱动IC按升压方式分为两种：Charge Pump(电容电荷泵升压)、Boost（电感升压）。

为什么闪光灯驱动IC需要升压呢？其实这是因为闪光灯电流通常在1A以上，在1A的IF下，灯的VF一般达到3.4V以上，加之锂电池电压通常可低至3.4V以及闪光灯驱动内部开关管及电流源的压降，直驱时无法达到理想的1A状态，所以在VIN较低时就需要升压电路将灯阳极电压提高。

艾为两种闪光灯驱动外围电路比较（AW3641E & AW3644）：

Charge Pump

Boost

优劣势对比如下：

从上表可以看出：

驱动电流方面，BOOST可以到1.5A甚至2A，而Charge Pump型一般只能做到1A以下。效率方面，Boost型也是明显高于Charge Pump型。

除了驱动能力强之外，对电流的控制能力也是Boost明显占优。由于Boost型是I²C控制，可以根据环境光强随时控制改变闪光电流大小，AW3644最低档可以低至11.35mA@Flash mode，128级的调光等级，每级11.72mA的调光步进更能适应各种亮度环境下的拍摄。

Boost型闪光灯驱动优势

以AW3644为例

关键PIN脚介绍：

·HWEN：硬件使能脚，GPIO控制，关断状态功耗低至小于0.1uA；

·TORCH/TEMP：硬件手电筒使能脚与NTC复用引脚，GPIO控制，当内部使能寄存器打开时进入手电筒模式; 当用于TEMP模式时，通过内部电流型NTC来检测，当超出阀值时则进入STANBY;不使用该功能时可以NC；

·STROBE：硬件闪光使能脚，引脚可接GPIO或者PWM口，通常用于IR模式。IR模式时寄存器使能STROBE TYPE并配置到IR模式，通过外部PWM口信号实现连续闪光，IR模式下仍然遵循FLASH电流和TIME OUT保护时间配置；

·TX：射频信号同步脚。使用该功能时，当射频处于工作时隙，闪光灯驱动会自动降低闪光电流至TORCH电流，以防止系统过载拉跨系统电源，当TX信号回归低电平时，电流自动回归到FLASH电流。不使用TX功能时，可以直接NC。

闪光灯驱动模式控制：

☆FLASH：闪光灯模式，关键配置项：闪光电流、闪光保护时间、LED使能、FSW（2M/4M）、限流保护（1.9A/2.8A）、IVFM、UVLO

☆TORCH：手电筒模式，关键配置项：TORCH电流、TORCH RAMP、LED使能

☆IR：红外模式，关键配置项：STROBE使能、STROBE触发方式、FLASH电流、LED使能、PWM频率、PWM占空比

☆STANDBY：待机模式

功能框图：

FLASH模式工作过程

开始，Boost环路不工作，Vout=0V；

配置寄存器进入亮灯 mode，系统会先经历线性充电过程，将Boost的上管PMOS配置为电流源形式，输出线性电流200mA，为OUT电容充电到Vin；

在充电过程中，当Vout<2.2V时，电流源关闭。当Vout>2.2V后，LED电流源被使能，LED电流源的控制环路开始建立工作点，此时LED电流源输出电流为目标值的1/64，但不会开始电流的逐级软启动；

当OUT的电压上升到Vin，Boost的上管PMOS由电流源方式切换为开关常开状态，即pass mode;

电流源开始软启动，Vled电压也会逐渐增加，压差>400mV时，工作在pass mode;

如果LED电流没有达到目标值之前，Vout-Vled<400mV，因此会自动切换至Boost mode，Vout开始上升，Boost的环路会保持Vout-Vled=400mV，OUT与LED电压同步上升，直到LED电流达到目标值。

AW3644除了可以用于闪光、手电筒场景，还能用于红外灯驱动、IR眼动识别，驱动VCSEL测距等功能，可广泛用于ARVR、门锁、扫地机器人等市场领域。

Charge Pump型闪光灯驱动优势

以AW3641E为例

☆控制简单，只需要GPIO控制就可以进入TORCH模式或FLASH模式；

☆ 选型电流要求不高，支持1A以内的闪光灯，控制简单，成本较低；

☆同时集成一线脉冲控制功能，通过不同的上升沿脉冲个数进入不同的电流档位以及有Timeout时间两档可调（220ms/1.2s），相较市面其他Charg Pump型（不能配置电流档位），这是非常大的优势；

☆ EN高，FLASH高，Flash模式 EN高，FLASH低，Torch模式；

☆电流计算公式：

☆一线脉冲控制，电流8档可调，Timeout时间2档可调，方便灵活。

FAQ环节

闪光灯驱动的BOOST功率电感如何选型？

A: 因为其是独立1.5A的驱动力，2路便接近3A，建议选用Isat>3.5A的电感，2520以上封装，感值1uH。

如果不用TORCH/TEMP、STROBE、TX功能，这三个PIN脚如何处理？

A: 可以直接NC。

如果闪光灯驱动用着用着不亮了，如何快速定位分析？

A: 首先检查IC各管脚二极管特性是否异常；其次，判断闪光灯是否有松动造成LED脚开路，可以通过读取0X0A/0X0B两个错误状态寄存器的值来判断原因；检查 LED灯珠是否损坏；检测电感/外围电容是否异常，可以外围器件交叉验证。

VIN是否需要串磁珠和电容去EMI？

A: 一般不需要，因为闪光灯是ms级，虽然存在EMI，但是只在工作的几百ms内，一般不会对板上构成影响。Torch模式虽然常亮，但由于电流在300mA左右，不需要升压即可驱动，没有EMI风险。

VIN电压推荐范围？

A: VIN-0.4V-VF是PASS MODE和BOOST MODE的切换电压点，灯的VF在不同电流下一般落在3.2V-3.8V之间，加上VIN管脚自身的耐压，所以推荐VIN的电压3.4V以上，5.5V以下最佳。

VIN电容选取多大合适？

A: 由于系统是瞬间大电流，防止电压DROP过大，一般推荐10uF~100uF之间。

如果只有一颗灯，LED1/LED2能否并在一起？

A: 可以并一起。内部电流源架构，由于1个通道的电流能力是有限的，有时候只有一个LED灯但为了加强驱动力，是可以并一起的，但对应的电流配置时需要配置成LED1=LED2，且ILED=1/2*目标电流值。

如果只有一颗灯,LED2是否可以NC？

A: 可以，因为软件可以配置为不使能。

LED阳极是否可以并电容？

A: 可以，但要注意限定容值。艾为闪光灯驱动具有LED短路保护功能，在LED Driver电流开启后，若LED电压在256us内不能达到0.5V，则认为LED短路，典型情况下LED最小的Torch电流5.4mA，如果容值大于2.7uF，可能造成LED短路的判断；另外，如果在LED端加入电容，相当于在环路上额外加入一个大的极点，对环路稳定性有较大影响，所以不建议加超过10nF以上的电容。

LED阳极是否需要并TVS？

A: 可以结合实际需要，如果闪光灯的结构密封性不足容易引入静电，可以并上TVS，建议TVS钳位电压低于9V。

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