替代氙氣閃光的超級(jí)電容LED閃光燈方案

近年來(lái)，領(lǐng)先制造商紛紛為照相手機(jī)采用更好的鏡頭及更高像素的圖像傳感器，如分辨率超過(guò)500萬(wàn)像素的手機(jī)款式越來(lái)越多。為了幫助消費(fèi)者在低光照環(huán)境或弱光下拍得更佳質(zhì)量的相片，制造商需要在手機(jī)中集中高強(qiáng)度的閃光功能。若單純依靠鋰離子電池來(lái)為閃光提供能量，那閃光所需要的大脈沖電流會(huì)導(dǎo)致電池電壓急劇下降，甚至可能低于閾值，導(dǎo)致手機(jī)關(guān)閉。

常見(jiàn)的一種閃光解決方案是氙氣閃光。這種閃光方案中包含鋁電解電容、變壓器、氙氣燈管及驅(qū)動(dòng)器等組件，以極高峰值電壓點(diǎn)亮氙氣燈管內(nèi)的氣體混合物，燃燒氙氣，并開(kāi)始高強(qiáng)度閃光。這種閃光方案可以采用諸如安森美半導(dǎo)體NCP5080這樣的氙氣閃光電容充電IC。NCP5080是一款高壓升壓驅(qū)動(dòng)器，專門(mén)用于氙氣功率閃光。內(nèi)置的直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換器基于反激架構(gòu)，帶有外部變壓器以適合任何范圍的高壓需求。這器件還集成光電二極管感測(cè)功能，防止照片過(guò)度曝光。采用NCP5080的這類氙氣閃光方案的優(yōu)勢(shì)是閃光強(qiáng)度高，接近日光，且性能佳，適合拍攝移動(dòng)的對(duì)象。

但在纖薄外形仍是便攜產(chǎn)品重要賣點(diǎn)的今天，氙氣閃光方案中鋁電解電容較大的直徑(約7 mm)和變壓器較大的高度(約6 mm)，使整體方案的厚度較大，難以適應(yīng)超薄照相手機(jī)要求。

結(jié)合超級(jí)電容的LED閃光方案的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

氙氣閃光方案在厚度方面的制約，使另一種方案，也就是結(jié)合超級(jí)電容的大電流LED閃光方案極具吸引力。從光輸出來(lái)看，最新的高亮度LED(HB-LED)提供可與氙氣閃光方案相當(dāng)?shù)母吡髅髅芏?；而從尺寸?lái)看，這種方案中帶光學(xué)組件的LED高度約為3 mm，超級(jí)電容的高度更低，整體閃光方案的厚度僅相當(dāng)于氙氣閃光方案的一半。

這種方案中常見(jiàn)大峰值電流，高達(dá)數(shù)安培(A)的電流會(huì)持續(xù)約100 ms的時(shí)間。超級(jí)電容可高達(dá)數(shù)百微法(μF)，在峰值電流消耗期間為負(fù)載供電，而非直接依靠電池。LED驅(qū)動(dòng)器在閃光期間為恒定電流穩(wěn)流。業(yè)界首款10 A電流的超級(jí)電容LED閃光驅(qū)動(dòng)器NCP5680便應(yīng)運(yùn)而生，這款安森美半導(dǎo)體的集成型LED閃光和電源管理方案采用超薄的3.5 mm x 3.5 mm x 0.55 mm的μQFN-24封裝，結(jié)合由Cap-XX提供的最新纖薄棱形超級(jí)電容，提供與氙氣閃光相媲美的高強(qiáng)度閃光，但整體方案的尺寸僅為氙氣閃光方案的一半，非常適合超薄照相手機(jī)及數(shù)碼相機(jī)的需求。

這器件配合鋰離子電池，管理一顆超級(jí)電容來(lái)驅(qū)動(dòng)LED閃光至充分亮度，提供達(dá)10 A的峰值電流。NCP5680中的集成驅(qū)動(dòng)器還管理超級(jí)電容，處理其它消耗大峰值電流的功能，如變焦、自動(dòng)對(duì)焦、音頻、視頻、無(wú)線傳輸、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)數(shù)據(jù)讀取及射頻(RF)放大等，幫助延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，更好地符合消費(fèi)者的期望。

此外，NCP5680集成超級(jí)電容充電、浪涌電流管理和LED電流控制所需的全部電路，節(jié)省設(shè)計(jì)人員的開(kāi)發(fā)時(shí)間、電路板空間及元器件成本。超級(jí)電容充電和放電完全可編程控制，確保為高質(zhì)量拍照提供恰當(dāng)?shù)墓狻?/P>

值得一提的是，NCP5680以I2C接口提供靈活的控制。NCP5680中的I2C寄存器讓用戶能實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)兩顆LED中各顆LED的輸出電流及閃光持續(xù)時(shí)間。所以這方案能提供不同的光照效果，如指示燈、預(yù)閃光、拍照用功率閃光燈，及視頻攝錄用電筒光。NCP5680連接至環(huán)境光傳感器時(shí)，會(huì)自動(dòng)限制閃光持續(xù)時(shí)間，防止照片過(guò)度曝光，以保障照片質(zhì)量。NCP5680還提供眾多保護(hù)特性，保護(hù)閃光電路免受驅(qū)動(dòng)電路及LED任何故障的影響

圖：NCP5680的簡(jiǎn)化功能框圖

總結(jié)：

NCP5680超級(jí)電容LED閃光驅(qū)動(dòng)器結(jié)合最新纖薄棱形超級(jí)電容和大功率LED，非常適合超薄照相手機(jī)應(yīng)用，并替代氙氣閃光。這器件管理超級(jí)電容來(lái)驅(qū)動(dòng)LED閃光至充分亮度，確保高質(zhì)量的照相。這器件集成超級(jí)電容充電、浪涌電流管理和LED電流控制所需的全部電路，節(jié)省設(shè)計(jì)人員的開(kāi)發(fā)時(shí)間、電路板空間及元器件成本，加快上市進(jìn)程。