一、 前言 目前市场上的数码相机和手机相机对于质量要求越来越高,环境亮度不足时需要闪光灯 辅助以改善照相质量。闪光灯是一种在极短的时间内产生极高光波能量的装置,目前大多使 用氙灯。其触发方式是利用一个高压电容器储存足够的能量,然后将其能量释放至灯管,此 能量会在灯管内激发氙气而发光。 二、 充电电路简介 触发闪光灯所需的能量由一个高压电容(一般约 200V~300V)储能提供。在手持式产 品中(如:数码相机、手机),如何将电池能量有效且快速地储存到高压电容,取决于充电电 路的设计。早期的充电电路由许多分立电路组合而成,如图一,这种电路效率较差、所需元 器件数较多,而且占用很大的电路板尺寸,不适合便携产品的开发。随着半导体技术的蓬勃 发展,许多厂商推出了将充电电路组件及控制器整合成到一颗芯片的方案,如图二所示。集 成控制方案有固定频率、固定导通时间和峰值限流控制方案。在此类应用中,固定频率控制 效率较低,固定导通时间控制则受限于变压器一次侧的电感值,而电流峰值限制则具有高效、 安全等特点。本文针对峰值电流限制模式进行深入探讨。
图一、传统闪光灯充电电路 图二、集成闪光灯充电电路
三、 充电电路分析—以 MAX8622 为例 MAX8622 支持 2 节碱性电池或 1 节锂电池的应用,并在 IC 内部集成了 MOSFET,利 用峰值电流限制控制方式,电路如图三所示。此充电架构相当于反激式转换器,MAX8622 采用逐周期限流方式,可有效抑制输入浪涌电流,并快速、高效地为输出电容充电。 图三电路中,利用变压器一次侧的电感储能,再将能量传送到二次侧的输出电容。 MOSFET 导通时,输入电压会对电感充电,电感电流上升;一旦电感电流上升至峰值点(由 ISET 设定),将断开 MOSFET。此时一次侧电感上的能量传递到输出电容,当二次侧电流 降至几乎为零时再次导通 MOSFET,如此循环,直至输出电容电压达到设定值。图四与图 五为不同周期的一次侧与二次侧电流波形。这类应用中,充电时间是一个非常重要的参数, 以下介绍了该参数的理论推导与分析。
图三、MAX8622 充电电路
图四、一次侧与二次侧电流波形(充电的前几个周期) 图五、一次侧与二次侧电流波形(充电中的几个周期) (一)输出电压与充电时间
定义变压器匝数比为 N,变压器一次侧电感为 LP ,二次侧电感为 Ls = N L当 MOSFET 导通时, (一) 输入电压与充电时间之间的关系
假设变压器一次侧电感为 5μH、匝数比为 1:15,峰值电流限制为 1.6A,输出电 压由 30V 到 300V,不考虑损失情况下。
利用公式(6)可仿真出输入电压与充电时间的关系曲线,如图五。 图五、输入电压与充电时间曲线图之仿真结果(无考虑损失) 上述推导都是以理想状况,没有考虑损失,若将损失考虑进去,所得之模拟结 果与实际量测结果比较如图六。
四、 结论
图六、输入电压与充电时间曲线图仿真结果与实测结果之比较(考虑损失)
本文章针对 MAX8622 峰值电流限制控制方式的闪光灯充电线路做一完整分析与仿真, 推导出的公式有助于我们了解每个参数变化的影响,并可利用所推导的公式得到一些有用的 结果,仿真结果与实际测量结果非常接近。从上述结果可以看出 MAX8622 所采用的控制架
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