使用TPS65552A驅(qū)動(dòng)便攜式相機(jī)閃光燈

在光線較弱的條件下，膠卷或數(shù)碼攝影的高端設(shè)備需要氙氣閃光燈管來(lái)進(jìn)行拍攝。氙氣閃光燈管可提供瞬間的高強(qiáng)度光源，在對(duì)較遠(yuǎn)處、高速移動(dòng)或弱光條件下的物體進(jìn)行拍攝時(shí)，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(yáng)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(hào)，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(lái)進(jìn)行閃光。閃光需要的所有能量都被存儲(chǔ)在一個(gè)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(chǔ)在閃光燈電容器中的能量便通過閃光燈管被釋放出來(lái)，以產(chǎn)生光源。這些在閃光燈電容器中存儲(chǔ)的能量由一種專門的升壓轉(zhuǎn)換器提供，其將閃光燈電容器從一個(gè)非常低的電池輸入電壓充電至高達(dá) 300V 的電壓。在過去，這種轉(zhuǎn)換器由較大體積的分立組件組成，很難被整合到諸如相機(jī)等一些小型設(shè)備中。
TI 推出的TPS65552A極大地簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并縮小了相機(jī)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(qū)動(dòng)器，以及實(shí)施一個(gè)小型、高效閃光燈充電器所必需的一些電路保護(hù)。

圖 1 TPS65552A 相機(jī)閃光燈電容充電器
TPS65552A 基于一種反向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在內(nèi)部開關(guān)斷開期間，其可以感應(yīng)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(luò)，同時(shí)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(dá)到其目標(biāo)值，TPS65552A 就自動(dòng)地停止充電，同時(shí)開路集電極輸出降低，從而發(fā)出一個(gè)“閃光燈就緒”狀態(tài)的信號(hào)。該輸出能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)指示狀態(tài) LED，或者驅(qū)動(dòng)一個(gè)輸入至微控制器。
TPS65552A 的 I_PEAK 引腳對(duì)在所有開關(guān)周期中流經(jīng)反向變壓器 T1 初級(jí)繞組的峰值電流進(jìn)行控制。為了調(diào)節(jié)電容器充電時(shí)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(duì)主電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)。這一特性允許微控制器動(dòng)態(tài)地對(duì)充電器的流出電流進(jìn)行控制，以進(jìn)行電源管理。例如，在數(shù)碼相機(jī)中，微控制器可以在強(qiáng)電流變焦馬達(dá)工作時(shí)減少充電器電流，以使變焦馬達(dá)和充電器能夠同時(shí)起作用，而不會(huì)超出相機(jī)電池的最大電流能力（請(qǐng)參見圖 2）。該特性還可以被用于延長(zhǎng)電池使用時(shí)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(duì)閃光燈電容器進(jìn)行充電。

圖 2 具有電源管理和閃光管理功能的完整的相機(jī)閃光燈模塊
在過去，閃光燈由一個(gè)按鈕開關(guān)或可控硅整流器 (SCR) 來(lái)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(jìn)行短閃光，其并沒有完全使相機(jī)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(jìn)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(gè)大電流脈沖來(lái)快速地開啟；因此需要一個(gè)高電流驅(qū)動(dòng)器。
TPS65552A 具有一個(gè)集成的高電流緩沖器來(lái)驅(qū)動(dòng)觸發(fā)電路中使用的 IGBT 柵極。在閃光期間，IGBT 柵極可以被驅(qū)動(dòng)開啟和關(guān)閉，以支持諸如防紅眼等閃光模式，或者通過鏡頭 (E-TTL) 對(duì) IGBT 柵極進(jìn)行評(píng)估。
器件 符號(hào) 描述 廠商
330 FW 120A? C1 鋁電容、120 μF、330 VDC、±20% Rubycon
C3216X7R2J223KT C2 陶瓷電容、0.022 μF、630V、X7R、10% TDK
ES1G D1 二極管、整流器、1A、400V Diodes Inc.
36FT050? FL1 閃光燈管、最高 400V Xicon
SSM25G45EM Q1 晶體管、N 通道 IGBT、450V、150A Silicon Standard
CTX16-17360 T1 變壓器、反向、1：10.2 Coiltronics
422-2304 T2 變壓器、觸發(fā)器 Xicon

表 1 圖 2 中電路的典型部件清單