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          采用超級(jí)電容解決照相電話的LED閃光燈電源問(wèn)題

          作者: 時(shí)間:2009-11-19 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          當(dāng)中有兩個(gè)方案可提供足夠閃光功率,清除因缺少光量下造成暗黑、模糊不清的照片。CAP-XX以其高C(1F或以上之容量)和低ESR(100mΩ之內(nèi)阻)能支援電池。提供所需的脈沖功率,而其薄的 柱形體適合於比如這類空間緊逼的應(yīng)用上。因此提出,方案1∶將放置在升壓變換器的輸出;及方案2∶將與電池串聯(lián)。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/181178.htm

          圖2所示為CAP-XX方案的方框圖,而圖3為實(shí)現(xiàn)之電路。小型、低成本的限流式電荷泵給超級(jí)電容預(yù)先充電至約5.5V,超級(jí)電容一旦充了電,便可啟動(dòng)電流開關(guān),送出高流閃光脈沖,其能量和功率乃來(lái)自超級(jí)電容,而非電池和電荷泵。在閃光脈沖期間,可以啟動(dòng)或禁止電荷泵,電荷泵電流受限制至約300mA。在手電筒(Torch)模式中,電荷泵處?kù)侗粏?dòng)狀態(tài),電池與電荷泵現(xiàn)在送出一個(gè)低於電荷泵限流的@定電流。

          在參考設(shè)計(jì)中,CAP-XX選取最強(qiáng)光-Lumileds LXCL-PWF1,它可處理1A高脈沖電流達(dá)至少200ms之久,這里驅(qū)動(dòng)四個(gè)PWF1,每個(gè)於900mA,3.6A之總LED電流受到Micrel Mic 2545電流開關(guān)的限制,挑選這電流開關(guān)乃由於其電流能力和相當(dāng)細(xì)小的體型。

          下面描述之電路是參照?qǐng)D3,當(dāng)首次施加時(shí),F(xiàn)lash / Torch選擇線必須在低位或浮動(dòng)之中,使到U1(SD6685電荷泵)被啟動(dòng),這樣令晶體管M1關(guān)閉和U1第5腳(EN)通過(guò)R6被拉到高位。視乎超級(jí)電容大小而定。需等候10-15秒讓超級(jí)電容由0V充電至全滿。當(dāng)超級(jí)電容處?kù)?V時(shí)會(huì)出現(xiàn)高的浪涌電流,跟著充電至接近Vin的電壓,在電荷泵的輸出看似短路,加入R11到電路里目的就是限制起始的浪涌電流至少於750mA。

          須注意,SP6685只用來(lái)給超級(jí)電容充電,所以它總是在其 Torch模式(第4腳,F(xiàn)lsh與Gnd連接)。

          超級(jí)電容一旦已充電,可選擇Flash或Torch模式。當(dāng)這信號(hào)是高時(shí)(Flash模式),晶體管M2導(dǎo)通,這是為U2(MIC2545)設(shè)定定流電阻=R9//R10,是設(shè)定LED閃光電流。

          當(dāng)Enable輸入(U2第1腳)處?kù)陡呶粫r(shí),U2便導(dǎo)通,於是LED有電流供應(yīng)而發(fā)光。由於超級(jí)電容的容量非常之大,閃光脈沖只是將超級(jí)電容放出很小量的電能,一般少於1V。換言之,閃光拍照之間的再充電時(shí)間是短的,一般約2秒,這是比LED由閃光至冷卻的所需時(shí)間更短。圖5說(shuō)明閃光脈沖期間與之後的超級(jí)電容電壓電池電流和LED電流的關(guān)系。電路加入D6的原因是當(dāng)U1被禁止時(shí)阻止超級(jí)電容透過(guò)U1放電往電池去。

          超級(jí)電容的C值與ESR值按照如下選擇∶總LED電流(ILED) = 3.6A維持一個(gè)150ms的閃光脈沖以 PWFLASH表示。

          ? 查L(zhǎng)umileds數(shù)據(jù)書,得悉在0.9A下的額定LED正向電壓 = 3.75V,容許至4.2V
          ? 查Micrel數(shù)據(jù)書,得悉Rdson 阻值50mΩ,所以MIC2545電流開關(guān)上的降壓180mV
          ? 故此,閃光脈沖結(jié)束時(shí)超級(jí)電容上的最小電壓≥4.2V + 0.18V = 4.38V≥4.4V
          ? Vout(電荷泵電壓)被設(shè)定於5.3V,所以,容許於超級(jí)電容上的總降壓為Vd = 5.3V-4.4V = 0.9V
          ? 超級(jí)電容之降壓,Vd = ILED x ( ESR + PWFLASH / C)
          ? 再排列各項(xiàng)數(shù)∶C≥ILED x PWFLASH / ( Vd-ILED x ESR)
          在上述例子中,C≥2A x 0.15s /( 0.9V- 2A x ESR ),假定超級(jí)電容有ESR = 100mΩ,這樣C≥2A x 0.15s/(0.9V-2A x 0.1Ω)=0.43F。挑選之超級(jí)電容要有一半之假設(shè)ESR值,為壽命上的老化作出準(zhǔn)備。因此,CAP-XX GS206(0.55F,50mΩ)符合上述之要求。

          須注意,電路里雙超級(jí)電容,以求取所需的5.5V最大電壓額定值。100mΩ是ESR值的最佳起始點(diǎn),也許需要在C與ESR之間反復(fù)計(jì)算,找出一個(gè)適合的超級(jí)電容。在仍有充裕的空間情況下,設(shè)定電荷泵輸出電壓至可能的最低點(diǎn)上。

          CAP-XX超級(jí)電容有非常低的漏電,一般少於1μA,可是當(dāng)兩個(gè)電容串聯(lián)使用時(shí),就需要平衡電路保證兩電容之間的任何漏電差不會(huì)造成中點(diǎn)電壓漂移而使到其中的電容過(guò)壓。最簡(jiǎn)單的平?jīng)_電路是一對(duì)平衡電阻,如圖2和3所示,就流動(dòng)閃光電路實(shí)現(xiàn)方法來(lái)看 ─ 超級(jí)電容在閃光脈沖之前會(huì)被充電至超過(guò)5V,平衡電阻的適當(dāng)數(shù)值為22kΩ。如超級(jí)電容要維持在正常較佳電壓上(~3.6V)的話??偮╇姡胶怆娐冯娏骶蜁?huì)有約80μA。CAP-XX對(duì)於良好的電池備用時(shí)間不得不承認(rèn)會(huì)是太高,可行的改善方法包括∶(1)當(dāng)不在模式時(shí)禁止電荷泵功能――換言之,電話在備用狀態(tài)時(shí),沒(méi)有超級(jí)電容 + 平衡電路 漏。(2)使用高阻抗低流運(yùn)放造成一個(gè)有源平衡電路――從CAP-XX的參考設(shè)計(jì)上取得總電流少於2μA。



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