超級電容器解決高分辨率相機的LED閃光電源問題(06-100)

　　這種配置的缺點是：電池電流等于閃光電流(方案1中電池電流等于超級電容器充電電流，在LED閃光期間它可以是零)。

　　這種配置比電流控制升壓轉(zhuǎn)換器或電荷泵直接驅(qū)動閃光LED的“標(biāo)準”拓撲能給出更高的LED電流(在給定電池電流下)?？紤]以70%效率電荷泵驅(qū)動LED(LED電流為1A)，假定LED最大正向電壓4.8V、電池電壓欠負載下為3.3V，則不用超級電容器時，電池電流為：1A×4.8V/3.3V/70%=2A，這遠遠大于電池提供的電流值。采用方案2，電池電流僅為1A，得到100%改進。

　　圖4所示電路的工作狀態(tài)類似方案1，當(dāng)?shù)谝淮渭与姇r，F(xiàn)lash/Torch選擇必須是低態(tài)或浮置，這樣使U1使能。根據(jù)超級電容器值的大小，在超級電容器從電池電壓(跨接在超級電容器上的0V)完全充電到V10d起始值(5.1V或跨接在超級電容器上的1.2V)之前需要等3~6秒。在充電期間限制峰值電池電流到300mA左右。隨著超級電容器充電快速降低，方案2中的電荷泵工作情況與方案1中的情況是不相同的，因為總是Vout≥Vin，而且電荷泵從來沒有把超級電容視為短路。像方案1那樣，電荷泵U1僅用來充電超級電容器，所以，它總是處于Torch模式(引腳4Flsh連接到Gnd)。

　　一旦電容器被充電，選擇Flash或Torch模式。當(dāng)此信號為高態(tài)(Flash模式)時，M2導(dǎo)通，為U2(MIC2545)設(shè)置電阻器(Q9，R10)。此設(shè)置LED電流為2A左右。Flash/Torch高態(tài)也使M1導(dǎo)通，斷開電荷泵(U1/引腳5為低態(tài))。方案2能做到這樣，因為電池通過超級電容器為LED提供電流。保持電荷泵的使能，能使電池以小于100%效率提供比LED電流大的電流。
像方案1那樣，閃光脈沖僅以相當(dāng)小的量放電超級電容器，所以閃光照像之間重新充電超級電容器的時間是短的，通常此時間短于LED所需閃光到冷卻之間2秒時間。

　　超級電容器C和ESR選擇如下：

　　·需要250ms閃光脈沖、0.8A驅(qū)動每個LXC1-PWF1 LED，0.8A電流時正向電壓為3.7V(允許到4.1V)。

　　·因此，閃光脈沖結(jié)束時超級電容器上的最小電壓為：4.1V+0.04V=4.14V。

　　·Vout(電荷泵電壓)設(shè)置到5.2V，因此，在超級電容器上所允許的總壓降Va為：5.2V-4.14V=1.06V。

　　·假定超級電容器的ESR為50mΩ，因此，C≥0.8A×0.25s/(1.06V-0.8A×50mΩ)=0.196F。選擇GW109(C為250mF ESR為35mΩ)。在Von表示式中用70mΩ(加倍)和250mF的ESR和C值代入得到Va=0.8A×(70mΩ+0.25s/0.25F)=0.8×1.07=0.86，此值小于超級電容器所允許的1.06V壓降。
?因此，選用GW109(250mF,35mΩ)。(益林)