摘    要：本文介绍了手机和数码相机用低压闪光灯方案、主要器件,以及设计选用要求。
关键词：低压闪光灯;Flash LED;电荷泵

各种相机内置或外加的万次闪光灯,多数都是通过振荡和变压器升压,经电容器储存能量,在需要的瞬间释放并感应出高压,激发惰性气体发出脉冲光,从而获得极强的瞬时功率。
以高亮度LED为闪光灯源的低压闪光灯的出现,给传统的闪光灯带来了革命性的变化。低压闪光灯不需要振荡电路,不需要升压变压器和储能大电容器,Flash LED只需要3.5~4.5V的直流电压、100mA的电流就可使其发出2000mcd ~3000mcd的高亮度光。LED低压闪光灯电路简单、高效、省电、低成本、占PCB面积小,特别适用于手机、数码相机和手持设备。

高压闪光灯电路
目前常用的闪光灯电路大多是高压闪光灯电路,它由振荡电路、升压变压器、储能大电容器、高压线圈和惰性气体闪光灯组成,典型电路如图1所示。

低压闪光灯方案
低压闪光灯的电路十分经济,主要由升压、稳压的电荷泵、Flash LED(LED闪光灯)和闪光控制开关组成,如图2所示。
 
手机相机闪光灯典型电路
手机照相机的分辨率为20~100万像素。Flash LED的几何尺寸是5×6×2.5mm3,以后将会有3×3×2mm3的更小封装,电荷泵是SOT-23封装,都是Mini型的,可满足手机体积小的设计要求。
图3是100~200mA峰值电流的手机照相机闪光灯电路图,它用一颗AAT3110IGU-4.5V的电容式电荷泵,将手机锂电池的电压升压并稳压至4.5V,向一颗EL-61-25UWC Flash LED提供4.5V工作电压、100-200mA峰值电流,FDG335N MOSFET作为闪光开关,峰值电流经它形成回路。电荷泵的输入滤波电容为10mF,输出滤波电容为4.7mF,储能电容为1mF,均选用等效串联电阻(ESR)小的X7R、X5R陶瓷电容器。RB为Flash LED平衡电阻,RF为峰值电流调节电阻,改变这个电阻可以设定峰值电流的大小,见表1所示。图4为闪光前后Flash LED的电流变化图。

数码相机闪光灯典型电路
增加Flash LED的数量可以满足数码相机对闪光亮度和闪光距离的不同要求,图5是能提供300~400mA电流的数码相机闪光灯典型电路。一个AAT3110IGU-4.5V电荷泵只能提供200mA峰值电流(最大IF=250mA/ 100ms),因此需要二个AAT3110IGU-4.5V电荷泵并联才能输出400mA峰值电流;一个Flash LED的IFP是100mA,因此400mA峰值电流能驱动四颗Flash LED。二个AAT3110共享CIN 和COUT,可节省PCB空间和成本,第二个AAT3110 (B) 和闪光门控制共用同一个信号,闪光停闪期间,二极管组成闪光门的RC泄放延迟电路。
LED闪光灯
LED闪光灯是利用一个LED闪光灯安装五个蓝色LED管芯,再加上黄磷滤色镜的结构原理来发出白光的,这也是最经济实用的方案。用一个RGB三色管芯LED也可以合成白光,但一个RGB LED比一个LED闪光灯价格贵,红绿蓝三色要分别调控亮度才能合成白光,使用成本较高,只有在需要调节闪光色温和多彩的高级方案中才选用。
LED闪光灯都带反光罩和透镜,因此在几米的距离内能提供均衡的光线。

电容式电荷泵
为了减少升压器件的工作频率对RF的影响,一般选用以电容器为电能传递中间体的电容式电荷泵。电容式电荷泵的效率按其升压方法可分为倍频和分数倍频两种,前者效率约90%,后者效率约93~95%,效率的计算与输入、输出电压有关。电容式电荷泵的开关工作频率越高,其所需的滤波电容器容量也越小,对RF的干扰也越小。电容式电荷泵按其输出可分为恒压输出、恒流输出。对Flash LED驱动一般采用并联恒压、大电流瞬时驱动方案。■

作者简介：
颜重光,宇扬企业有限公司市场部经理,工程师,研究方向为通信、电脑、音响消费类电子应用技术的研究和开发。