使用TPS65552A驱动便携式相机闪光灯

在光线较弱的条件下，胶卷或数码摄影的高端设备需要氙气闪光灯管来进行拍摄。氙气闪光灯管可提供瞬间的高强度光源，在对较远处、高速移动或弱光条件下的物体进行拍摄时，这是最基本的要求。这种由氙气放电管产生的光谱与太阳的光谱非常接近，从而提供了非常精确的色彩再现。
一旦施加了触发信号，氙气闪光灯便要求其电极上的高压（通常，该电压大约为 300V）来进行闪光。闪光需要的所有能量都被存储在一个称之为“闪光灯电容器”的大电容器中。一旦闪光灯被触发，所有这些存储在闪光灯电容器中的能量便通过闪光灯管被释放出来，以产生光源。这些在闪光灯电容器中存储的能量由一种专门的升压转换器提供，其将闪光灯电容器从一个非常低的电池输入电压充电至高达 300V 的电压。在过去，这种转换器由较大体积的分立组件组成，很难被整合到诸如相机等一些小型设备中。
TI 推出的TPS65552A极大地简化设计并缩小了相机闪光灯充电器电路的尺寸。图 1就显示了一款基于这种器件的闪光灯电容器充电器。TPS65552A 提供了所有必需的充电控制、输出反馈、充电完成状态、绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 驱动器，以及实施一个小型、高效闪光灯充电器所必需的一些电路保护。

图 1 TPS65552A 相机闪光灯电容充电器
TPS65552A 基于一种反向拓扑结构。在内部开关断开期间，其可以感应到输出电压。在这一期间，输出电压通过变压器被反射回输入端。这就没有必要在输出端使用大体积、高压反馈网络，同时还提供了输入端至输出端的电气隔离。一旦这种输出电压达到其目标值，TPS65552A 就自动地停止充电，同时开路集电极输出降低，从而发出一个“闪光灯就绪”状态的信号。该输出能够驱动一个指示状态 LED，或者驱动一个输入至微控制器。
TPS65552A 的 I_PEAK 引脚对在所有开关周期中流经反向变压器 T1 初级绕组的峰值电流进行控制。为了调节电容器充电时间，通过改变施加在 I_PEAK 引脚的电压，可以在 0.9A 到 1.8A 之间对主电流进行动态的调节。这一特性允许微控制器动态地对充电器的流出电流进行控制，以进行电源管理。例如，在数码相机中，微控制器可以在强电流变焦马达工作时减少充电器电流，以使变焦马达和充电器能够同时起作用，而不会超出相机电池的最大电流能力（请参见图 2）。该特性还可以被用于延长电池使用时间。降低充电期间的峰值电流还可降低平均电流消耗，从而使得电量不足的电池也可以对闪光灯电容器进行充电。

图 2 具有电源管理和闪光管理功能的完整的相机闪光灯模块
在过去，闪光灯由一个按钮开关或可控硅整流器 (SCR) 来触发。但是，更新的闪光模式（例如：防红眼模式）使用多重氙气灯暴光。闪光灯被触发进行短闪光，其并没有完全使相机闪光灯电容器放电。于是，在短暂延迟后，闪光灯被重新触发，进行主闪光。按钮和 SCR 不能可靠地开始和停止闪光灯中间闪光。IGBT 能够处理闪光期间通常为 150A 的电流。但是，像 MOSFET 一样，IGBT 栅极要求一个大电流脉冲来快速地开启；因此需要一个高电流驱动器。
TPS65552A 具有一个集成的高电流缓冲器来驱动触发电路中使用的 IGBT 栅极。在闪光期间，IGBT 栅极可以被驱动开启和关闭，以支持诸如防红眼等闪光模式，或者通过镜头 (E-TTL) 对 IGBT 栅极进行评估。
器件 符号 描述 厂商
330 FW 120A  C1 铝电容、120 μF、330 VDC、±20% Rubycon
C3216X7R2J223KT C2 陶瓷电容、0.022 μF、630V、X7R、10% TDK
ES1G D1 二极管、整流器、1A、400V Diodes Inc.
36FT050  FL1 闪光灯管、最高 400V Xicon
SSM25G45EM Q1 晶体管、N 通道 IGBT、450V、150A Silicon Standard
CTX16-17360 T1 变压器、反向、1：10.2 Coiltronics
422-2304 T2 变压器、触发器 Xicon

表 1 图 2 中电路的典型部件清单