利用白光LED驱动器实现低成本高效的氙灯闪光灯驱动--LED显示技术网

利用白光LED驱动器实现低成本高效的氙灯闪光灯驱动 时间：07-04-09 12:05:42 阅读次数:

利用白光LED驱动器实现低成本高效的氙灯闪光灯驱动

白光LED驱动器为驱动功率受限的氙灯闪光灯以照亮拍摄现场提供了一种高性价比的选择。本文描述氙灯的基本概念，并且详述了一种基于安森美半导体公司NCP5007芯片的典型低功率、低成本闪光灯驱动电路设计。

氙灯的主要优点是闪光脉冲产生的大功率光输出，而LED方案的优点是尺寸相对小而薄，而且在视频捕捉中可以导通更长的时间，尽管其光输出与氙灯相比只是中等。尤其氙灯提供的闪光脉冲非常短，能使照相机捕捉的照片拍成静止的画面。它们需要特殊的驱动器产生高压和大储能电容来储存电能。

我们发现，白光LED驱动器为驱动功率受限的氙灯闪光灯以照亮拍摄现场提供了一种高性价比的选择。本文描述氙灯的基本概念，并且详述了一种典型的低功率/低成本闪光灯应用。

氙灯概念

氙灯有一个玻璃外壳，每端有一个电极，其中填充了低压稀有气体混合物。在稳态中，如图1所示，电极上的电压值设为低于触发电压。在这点上无电流流过，而且系统保持稳定，直至在第三个电极上施加触发电压。对于所考虑的低功率灯而言，这高压脉冲处于1kV范围内，它来自带小磁芯的变压器，受到电容C2突然放电的触发(见图2)。

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。

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：

在T_on时间中，变压器T1的引脚12 为低，因此电池电压出现在次级端引脚1上，这是正激工作模式(forward mode)。储能电容由流过二极管D1的电流充电。T_off周期开始后，初级电压恢复，储能电容由流过二极管D2的电流充电，这是反激工作模式。

这个概念由图3的演示板演示，它由两个标准的碱性AA干电池供电。系统由开关S1供电，转换器由连接到启动引脚的开关S2控制，第三个开关S3是手动触发闪光灯的按钮。

图4中的波形显示了储能电容重新充电过程中的电压。信号对应于U1引脚4(上面曲线), D1引脚3(中间曲线)和D2引脚3(下面曲线)。当U1开关启动时，正激模式发生，开关关闭时反激周期开始。