基于LT3468 和LT3468-1的相机闪光灯电容充电器设计

出处:zzlking 发布于:2007-10-19 11:47:25

  摘?? 要: 本文介绍了LT3468/LT3468-1的性能特点和工作原理,重点分析了其关键电路参数的设计方法,给出了设计实例,并在实验基础上进一步提出了改进电路性能的方法。
  关键词: LT3468/LT3468-1;闪光灯电容充电器;开关波形;箝位

LT3468/LT3468-1的
性能特点及工作原理
性能特点
  1. 能够快速对相机闪光灯电容器进行充电:当VOUT=320V,COUT=100?F,VIN=3.6V时,LT3468的充电时间为4.6s;当VOUT=320V,COUT=50?F,VIN=3.6V时,LT3468-1的充电时间为5.5s。

  2. 微功耗(静态工作电流仅为5mA),工作电压范围宽(2.5~16V),可直接采用锂离子电池供电。

  3. 输入电流受控:LT3468为500mA,LT3468-1为225mA。

  4. 允许使用微型变压器(大小仅为5.8×5.8×3mm3),且无需输出分压器。

  5. 内置输出检测电路,省去外接齐纳二极管

工作原理
  LT3468/LT3468-1的内部结构框图如图1所示。它们均采用5引脚SOT-23封装。当CHARGE引脚初次被驱动至高电平时,主触发器输出高电平,电源开关VT1导通,变压器T1初级绕组中的电流开始上升。比较器A1负责监视内部开关电流,一旦峰值电流达到1.4A(LT3468)或0.7A(LT3468-1),则VT1关断,同时T1次级端的感应电压经二极管VD1整流,产生高压对闪光灯电容COUT充电。当T1次级中的充电电流减小为零时,SW引脚电压立即下降;当SW引脚电压与VIN之间的电压差小于36mV时,DCM比较器A3的输出翻转成低电平,产生单触发脉冲使VT1重新导通,变压器T1再次对COUT充电。

  R1、R2、VT2和VOUT比较器A2组成输出电压检测电路。SW引脚电压经R1、R2和VT2采样后送至A2的同相输入端,与1.25V基准电压进行比较。当SW引脚电压比VIN高31.5V时,A2输出高电平,从而使主触器复位,VT1关断,变压器T1中断对COUT充电。只有在CHARGE引脚重新启动一个单触发脉冲,充电电路才会继续对COUT充电。

相机闪光灯充电器的设计
选择LT3468/LT3468-1芯片
  LT3468与LT3468-1的主要区别是峰值电流不同(LT3468为1.4A,LT3468-1为0.7A),用户应根据该参数来选择相应型号的芯片。对充电速度要求较快的闪光灯电路,应选用LT3468;对电池漏电流有严格要求的闪光灯电路,应选用LT3468-1。

变压器设计
  变压器是电容充电器的关键元件,其参数的选取直接影响到电容充电器能否正常工作。
1. 匝数比:根据以下公式计算变压器匝数比N:

式中,VOUT是闪光灯电容的充电电压;31.5是VSW与VIN之间的电压差。
2. 初级绕组电感LPRI:可由下式得到:

  式中,VOUT是闪光灯电容的充电电压;N是变压器的匝数比;IPK为1.4A(LT3468)或0.7A(LT3468-1)。
IPK应大于或等于该值,确保LT3468/LT3468-1有足够的时间对回扫波形做出响应。

输入滤波电容的选择
  ESR(等效串联阻抗)和纹波电流是滤波电容的两个重要参数。在保证足够带宽的前提下,应选择耐压值高和ESR值小的滤波电容,例如X5R或X7R介质材料的陶瓷电容。其容值可在2.2~6.8?F之间选取。

整流二极管的选择
  根据反向峰值电压和峰值电流来选择整流二极管。
1. 二极管承受的反向峰值电压为:

2. 在LT3468应用电路中,二极管的峰值电流为:

在LT3468-1应用电路中,二极管的峰值电流为:

  举例说明:当已知VIN =5V,N=1/10.2,VOUT =320V,由上式可求出VPK-R=371V,IPK-SEC= 137mA(LT3468),IPK-SEC= 68.5mA(LT3468-1)。对于大多数LT3468/LT3468-1应用电路,可选择GSD2004S、BAV23S和1SS306双二极管。

SW引脚箝位二极管的选择
  LT3468/LT3468-1采用了新型控制电路,SW节点可能在开关周期过程中低于地电位,因此必须采用二极管进行箝位。选用正向峰值电流大于500mA、反向峰值电压为40V的肖特二极管,如B0540W和ZHCS400。

PCB板布局、布线要求
  LT3468/LT3468-1闪光灯充电器中含有高压电路,因此在PCB板布局时需要注意以下两点:

  1. 将PCB分区为独立的高压部分和低压部分。变压器T1次级端的印制线(高压部分)面积不能太大,且要与T1初级端的印制线(低压部分)保持一定的爬电距离。

  2. LT3468/LT3468-1的电源开关在关断期间,变压器初级绕组的漏感会在SW引脚上产生尖峰电压,该电压不得超过40V(SW引脚的极限电压为50V),因此要求输入滤波电容尽可能靠近变压器初级端放置,以减小分布参数的影响,降低SW引脚上的尖峰电压。

设计实例及波形分析
  根据上述设计方法,采用LT3468/LT3468-1设计的相机闪光灯电容充电器如图2所示,电源电压VIN=3~6VDC,IC1为充电器控制器LT3468/LT3468-1,C2为相机闪光灯电容,R1、R2、R3、C3和SCR为闪光灯触发器,T2为闪光灯隔离变压器,在TRIGGER端施加偏压后,SCR导通,通过C2放电,在闪光灯上产生高压,触发闪光灯发光。

  闪光灯电容充电器输出电压VOUT=320V,整个充电过程约4.6s,闪光灯电容的平均输入电流基本上维持在1A左右。图3(b)还给出了SW引脚电压和电流波形。电源开关在关断期间,会在SW引脚产生一定幅度的尖峰电压。该尖峰电压是由变压器初级漏感所引起的,可通过提高变压器制造工艺以及优化PCB布局、布线等加以抑制。

结语
  根据LT3468/LT3468-1芯片的特性和原理,给出了相机闪光灯电容充电器的设计方法,并对PCB板的布局、布线进行了分析说明,针对样机实测波形,提出了改进电路设计和性能的方法。■



  

参考文献:

[1]. LT3468 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/LT3468_456483.html.
[2]. SOT-23 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/SOT-23_617795.html.
[3]. X7R datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/X7R_1149436.html.
[4]. GSD2004S datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/GSD2004S_358926.html.
[5]. BAV23S datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/BAV23S_160971.html.
[6]. 1SS306 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/1SS306_29826.html.
[7]. B0540W datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/B0540W_149936.html.
[8]. ZHCS400 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/ZHCS400_732697.html.
[9]. PCB datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PCB_1201640.html.


关键词:充电器电器电容

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