數(shù)碼相機高效閃光燈的驅動保護電路設計

在光線較弱的條件下，膠卷或數(shù)碼攝影的高端設備需要氙氣閃光燈管來進行拍攝。氙氣閃光燈管可提供瞬間的高強度光源，在對較遠處、高速移動或弱光條件下的物體進行拍攝時，這是最基本的要求。這種由氙氣放電管產(chǎn)生的光譜與太陽的光譜非常接近，從而提供了非常精確的色彩再現(xiàn)。

一旦施加了觸發(fā)信號，氙氣閃光燈便要求其電極上的高壓（通常，該電壓大約為300V）來進行閃光。閃光需要的所有能量都被存儲在一個稱之為“閃光燈電容器”的大電容器中。一旦閃光燈被觸發(fā)，所有這些存儲在閃光燈電容器中的能量便通過閃光燈管被釋放出來，以產(chǎn)生光源。這些在閃光燈電容器中存儲的能量由一種專門的升壓轉換器提供，其將閃光燈電容器從一個非常低的電池輸入電壓充電至高達300V的電壓。在過去，這種轉換器由較大體積的分立組件組成，很難被整合到諸如相機等一些小型設備中。

TI推出的TPS65552A極大地簡化設計并縮小了相機閃光燈充電器電路的尺寸。圖1就顯示了一款基于這種器件的閃光燈電容器充電器。TPS65552A提供了所有必需的充電控制、輸出反饋、充電完成狀態(tài)、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）驅動器，以及實施一個小型、高效閃光燈充電器所必需的一些電路保護。

圖1 TPS65552A相機閃光燈電容充電器

TPS65552A基于一種反向拓撲結構。在內(nèi)部開關斷開期間，其可以感應到輸出電壓。在這一期間，輸出電壓通過變壓器被反射回輸入端。這就沒有必要在輸出端使用大體積、高壓反饋網(wǎng)絡，同時還提供了輸入端至輸出端的電氣隔離。一旦這種輸出電壓達到其目標值，TPS65552A就自動地停止充電，同時開路集電極輸出降低，從而發(fā)出一個“閃光燈就緒”狀態(tài)的信號。該輸出能夠驅動一個指示狀態(tài)LED，或者驅動一個輸入至微控制器。

TPS65552A的I_PEAK引腳對在所有開關周期中流經(jīng)反向變壓器T1初級繞組的峰值電流進行控制。為了調(diào)節(jié)電容器充電時間，通過改變施加在I_PEAK引腳的電壓，可以在0.9A到1.8A之間對主電流進行動態(tài)的調(diào)節(jié)。這一特性允許微控制器動態(tài)地對充電器的流出電流進行控制，以進行電源管理。例如，在數(shù)碼相機中，微控制器可以在強電流變焦馬達工作時減少充電器電流，以使變焦馬達和充電器能夠同時起作用，而不會超出相機電池的最大電流能力（請參見圖2）。該特性還可以被用于延長電池使用時間。降低充電期間的峰值電流還可降低平均電流消耗，從而使得電量不足的電池也可以對閃光燈電容器進行充電。

圖2 具有電源管理和閃光管理功能的完整的相機閃光燈模塊

在過去，閃光燈由一個按鈕開關或可控硅整流器（SCR）來觸發(fā)。但是，更新的閃光模式（例如：防紅眼模式）使用多重氙氣燈暴光。閃光燈被觸發(fā)進行短閃光，其并沒有完全使相機閃光燈電容器放電。于是，在短暫延遲后，閃光燈被重新觸發(fā)，進行主閃光。按鈕和SCR不能可靠地開始和停止閃光燈中間閃光。IGBT能夠處理閃光期間通常為150A的電流。但是，像MOSFET一樣，IGBT柵極要求一個大電流脈沖來快速地開啟；因此需要一個高電流驅動器。

TPS65552A具有一個集成的高電流緩沖器來驅動觸發(fā)電路中使用的IGBT柵極。在閃光期間，IGBT柵極可以被驅動開啟和關閉，以支持諸如防紅眼等閃光模式，或者通過鏡頭（E-TTL）對IGBT柵極進行評估。

表1 圖2中電路的典型部件清單