利用白光LED驱动器实现低成本高效的氙灯闪光灯驱动

图2：演示板原理框图。

　　气体混合物被激发时，等离子体产生闪光。对于消费应用而言，闪光的一般持续时间为2ms。根据相关的闪光灯类型，储存在电容C1中的能量可以低至1焦耳(小型照相机)，也可高达几千焦耳(专业应用)。闪光灯消耗的能量见公式1：

　　根据所使用的氙灯类型，电容充电电压基本上为160V至600V。低功率手持照相机需要的能量不超过几焦耳，而且输出电压范围为160至250V。更高的电压一般在专业摄影棚使用的设备中可以看到。

　　除直流电压外，必须提供高压脉冲来激发灯泡中的等离子，在两端的电极之间产生高强度的弧光。脉冲幅度取决于系统中所使用的灯泡类型，幅度从较低的1.6kV到10kV以上。微型氙灯用施加到灯管第三个外部电极上的1.6kV/5μs脉冲触发，这个脉冲由图2所示的专用脉冲变压器与高压电容相连而产生。电容充电到闪光灯直流电压(200V)，并在触发按钮S1后突然向脉冲变压器的初级端放电。来自次级端的高压施加到灯泡上(在外表面)，闪光灯被激发。

　　这个概念的主要优点是光输出较大，且脉冲持续时间很短，使快速拍摄的照片可把移动的拍摄对象凝固在某个点。这种设计的缺点是储能电容的尺寸大，需要板上出现较高电压，而且拍摄期间电容需要重新充电(消费应用的充电时间为5至10秒)。

　　根据成像器的敏感性和透镜的孔径，在消费应用的一般环境中，相对小的电容足以拍得明亮的照片。因此，可以用一个简单的转换器来将电池电压提升到低压氙灯所需的200V电压。

图3：初级和次级输出电压波形。 低功率闪光灯转换器 　　本文介绍的低功率闪光灯转换器以安森美的NCP5007芯片为基础。该芯片原先是为驱动串联的白光LED而开发。在这种应用上，主要的考虑因素是与最高28V硅击穿有关的电压限制。要克服这个挑战，可使用一个外接晶体管，最低可保持250V，或使用初级与次级比为1:10的变压器。 假设储能电容为50μF，小型氙灯管的工作电压为200V，闪光灯的能量则为： 　　此能量通过采用DC/DC变换器构成的升压转换器从电池转移到储能电容。虽然NCP5007的结构基于反激模式，但不能直接使用，因为芯片工作于脉冲频率模式(PFM)，时间参数是可变的Ton和恒定为300ns的Toff最大值。因此，如果使用传统的反激拓扑结构，次级电感在Toff时间内不能完全放电，而且磁芯将快速饱和，在初级端产生非常小的电感和低能量转移。 　　为了突破这种限制，有一种组合方法是结合反激和正向模式以提高输出电压能力。这组合通过封装在桥型结构中的四个二极管获得，如图3所示。组装在SOT-23 封装的两个二极管在开关周期中携带输出电流。 表1：氙光闪光灯演示板器件清单。 在Ton时间中