RF - 今日电子

专题特写:电容
图3 升压转换器调节超级电容器充电过程
图 4 升压稳压器简化了拓扑结构,但是不能用于 RF 部分供电,触发电路保持不变
最小电压,由于在 Flash 模式下,超级
电容器仅工作在升压转换器电压下,因
此,设定升降压转换器输出电压为
5.25V。这样做并不会明显影响超级电
容器的使用寿命。拍照手机的逻辑电路
应该有休息时间,用户不能让它一直工
作在 Flash 模式。
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● 设定超级电容器的 C 值与 ESR
值。LED 闪光灯闪光脉冲期间的压降包
括 IR 压降 + 超级电容器的放电压降。在
图 1 的例子中,IR=(2A-1A)× 40m Ω
=40mV,超级电容器放电到 5.0V 时压
降为 5.25V-5.0V-40mV=210mV。根
据 I=CdV/dt,此处 I 为常数,因此,可
得 C=(2A-1A)×100ms/210mV =
0.48F。可见,在图 1 中我们选择的
今日电子 · 2007 年 12 月
CAP-XX GS216 超级电容器有充足的
余量。
超级电容器与电池串联(方案 2)
图 3 所示为方案 2 的方框图,图 4为
方案 2 的电路图,图 5 是测试波形。在
该方案中,超级电容器与电池串联。2A
电流下,LED 闪光灯获得 10W 的功率,
但是,电池电流 =LED 闪光灯电流,因
此,电池的功率比 LED 闪光灯需要的功
率小得多。如果电池电压为 3.5V,LED
闪光灯电流为 2A,则功率仅为 7W,超
级电容器提供了另外的 3W,而文章开
头给出的例子中,电池需向 2A LED 闪
光灯提供高达 12.25W 的功率。
在 Flash 模式下,启动升压转换器,
超级电容器充电到大约 5.5V,超级电容
器的负极端接电池电压(3.3V~4.2V)。
设计者就可以采用比方案1中更薄的超
级电容器。在方案1中,升压转换器采
用了限流,以便超级电容器在合理的时
间内充电到 5.5V,而在 Flash 模式下,超
级电容器从 5V 充电到 5.5V 所用的时间
少于 LED 闪光灯闪光之间所需的剩余时
间。
同方案1不同的是,因为升压转换
器的工作电压就是输入电压,因此,在
上电瞬间不存在浪涌电流问题。我们选
择 Zetex ZXSC100 作为升压控制 IC,主
要考虑它在设定最大电流时具有低成本
和高精确性。ZXSC100 的internal
reference 为 25mV,用于 I sense 输入,所
以,47m Ω电流感应电阻设定电流为
0.5A。如果电池电压为 3.5V,则给图 4
中的 CAP-XX GW118 超级电容器充电
所需时间为 1.2F ×(5.5V-3.5V)/0.5A
=4.8s,充电到 5.5V 时,超级电容器需
要 1.2F ×(5.5V-5.0V)/0.5A=1.2s 的时
间完成闪烁之间的放电,这个时间远小
于 LED 闪光灯要求的热恢复时间,在闪
光脉冲期间,升压转换器被关闭。
超级电容器的 C 值和 ESR 值可参照
如下方法选择:
● 闪光脉冲结束时超级电容器的最
终电压为 5V,同方案 1 一样。
● 设定超级电容器的充电电压(升
压输出电压)。 单 个 CAP-XX 超级电容
器单元的工作电压是 2.3V,如果能使
LED 闪光灯工作的电池的最小电压为
3.3V,那么,升压输出电压就是:3.3V
+2.3V=5.6V。