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利用白光LED驱动器实现低成本高效的氙灯闪光灯驱动
发布时间:2015-11-21 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]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NCP绕行电感器5007芯片的典型低功率、低成本闪光灯驱动电路设计。
数码照相机和配有照相功能的手机已经从新产品变成了主流产品，这些产品内部的数字影像传感器以CCD或CMOS技术为基础。为了在光线不足的情况下仍能支持影像传感器，闪光灯电路成了数码照相机的必要解决方案，在照相手机中越来越常见。满足闪光灯要求的主要光源是氙灯泡和现在新兴的高亮度白光LED。
绕线型片式电感器 塑封电感图1：(a)氙灯闪光灯击穿电压。
(b)基本的氙光闪光灯。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，塑封电感器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)。
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大功率电感贴片电感器是光输出较大，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。
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