尽管氙灯在标准照相机市场占有统治地位，但是它们却不适合用在手机上。氙灯的储能电容太大，电压也太高，所以不适合用在移动电话上。当必须用一个闪光灯给一个要拍摄的景色照明时，用白光LED半导体器件比较合适。本文介绍了氙灯的基本概念，并详细介绍了一个典型的白光LED闪光灯的应用。

氙灯的概念

在低压情况下将一个稀有气体的混合物，充到一个两端有电极的玻璃瓶中。稳定状态下，电极两端的电压值被设成远低于触发电压，如图1所示。在这一点，没有电流流出，系统处于稳定状态，直到第三个电极上有一个触发电压。这个处于1kV范围内的高压脉冲来自于一个用小磁环做成的变压器，其触发是通过电容C2的突然放电进行的（如图2）。

图1 氙闪光灯的击穿电压

点燃气体，这个等离子体就会产生明亮的闪光，典型的持续时间是2ms，可以供给消费应用。闪光灯的类型不同，存储在电容C1里的能量可以是10焦耳（小相机），到用于专业应用的上千焦耳。

图2 基本的氙闪光灯

它的优点是脉冲短，能很方便地通过快照来捕捉移动物体。它的缺点是储能电容的体积太大，并且在两次拍照之间需要一个循环时间（在消费类应用中一般为5秒之内）给电容充电。显然，这些缺点使得氙闪光灯不适合用在手机上，因为有尺寸的限制和能量供应问题。

白光LED闪光灯

为了克服物理尺寸的限制，闪光灯利用了高效率的现代白光LED。

白光二极管有一个4V的前置电压降，不需要额外的高压触发脉冲，能快速的开/关，而且所有相关的电子电路都能放在一个标准的便携式电话里。由于白光LED有类似于标准LED（图3）的电子特性，所以必须用一个恒定的前置电流来控制。

图3典型的白光LED特性

对于白光LED闪光灯，不能直接采用标准电压源，必须通过一个额外的镇流器来设置电流。另一方面，要求闪光灯能够在典型电池电压范围（2.8V到5.2V）以外也能工作，并且必须具有一个相较简单的线性稳压器来说更合适的结构。为了达到这个目标，安森美半导体已经开发了一系列的白光 LED驱动器，其中NCP5007能满足闪光灯应用的要求。
典型的闪光灯应用

由于电池电压范围是从低压2.8V到高压5.2V，最简单经济的方法就是如图4那样排列白光LED。这样的排列避免了待机期间由模式操作带来的漏电流（大部分时间，闪光灯都没有被激活！）。

为了满足拍摄照片过程中的要求，NCP5007周围的电路被设计成既可以支持低光束电流又可以支持高闪光脉冲。

和检测电阻R1相连的DC/DC升压转换器，给负载提供了一个恒定电流以准确地给白光LED加偏压。芯片内部的200mV的参考电压（Vref），能最小化电池供电路径的压降。

低功率光束操作模式

通常来讲，这个操作模式用于对被拍照的景物进行预先照明（pre-light），以使红眼效果最小。NMOS晶体管Q1被偏置于OFF，并且R1提供反馈电压来调整负载电流。R1的值可以由欧姆定律得出：

R1 = Vref / Iout
 
在照明过程中，典型的LED操作偏置电流是4mA，检测电阻是51Ω。如果有必要，可以动态调整电流，用EN信号的引脚3作为一个数字控制：在NCP5007数据手册里详细描述了这种操作模式。这个引脚也可通过外部CPU的一个位（bit）去控制DC/DC。当然，通过设置相应的检测电阻也能提供更加强大的闪光。

从实际角度出发，电容C2是必须的，以避免能量从电感L1转移到白光LED过程中的大尖峰信号。另外，这个电容也使流进LED的电流平滑了，产生一个更好的发光效能。

图4 典型的便携式白光LED闪光灯电路

大功率闪光模式

一旦系统准备好要拍摄照片，那么就通过强制大电流偏压进入白光LED来激活闪光灯。和传统的银质胶片不同的是，数码相机的电子传感器不能在几个毫秒内捕捉景物，而是需要一个更长的延迟以存储所有的像素。典型的延迟范围是从100ms到200ms，这要根据相机和镜头的类型来定。因此，用一个储能电容在200ms期间内提供大电流是不切实际的。事实上，为了在200ms期间维持100mA的电流，须串联3个LED，假定在脉冲期间电压下降不超过0.5V，就应该采用一个4000μF/16V的电解电容，但是这样无法和一个便携式设备兼容。一个较好的方法是，在一个合理的时间（典型的是1秒）内给电容充电，当电容从0开始充电时，DC/DC转换器提供大约500mA的电流。因此，与其设计一个芯片给电容重新充电，远不如采用一个转换器来快速提供电流好。

为了激活闪光灯，应开启NMOS Q1，同时在反馈环里提供一个更低的检测电阻。用一个适合于期望电流的内部导通电阻Rdson来选择NMOS。由于NMOS的导通电阻随温度变化很大，而且从一个分配器到另一个分配器的范围也很大，所以用更大的NMOS串联一个外部电阻可以得到一个更容易预测的电路，如模板原理图所描绘的。表1列出了处理这样一个功能的首选产品。

表1 首选NMOS产品

Part	Icmax	Rdson	Package	BVSS
MMBF0201NLT1	6A	35mΩ	SO-8	30V
MMBF0201NLT1	0.2A	1Ω	SOT-23	20V
MMBF2201NT1	0.2A	1Ω	SC-70	20V
NTA4001NT1	0.24A	1.5Ω	SC-75	20V
MMFT960T1	0.3A	1.7Ω	SOT-223	60V

可以用一个NPN双极型器件实现这个功能，但是这类器件的饱和电压（Vcesat）接近于200mV，具体由内部参数定义，并且通过这种类型电路里不易实现。
演示板原理图

如图5所示的演示板支持低光束和大功率闪光灯，与一个数字PWM电路一起可以使LED变暗。紧接着，一个内置时钟将产生多次闪光灯，以便进行实现评价。通过开关S1 和S2选择操作模式，相关的电位计P1到P4如表2所述。第三个开关S3是一个按钮，用于手动触发闪光灯。

表2 开关配置和电位计功能

S1	Select the NCP5007 mode of operation: GND=EN pin 3 forced to High, DC operation VCC=EN pin 3 pulsed	If S1=VCC, then dim the light out of the LED:   P1=Adjust the pulse width applied to EN pin3   P2=Adjust the PWM frequency
S2	Select the Power Flash mode of operation: GND=Single shot triggered by S3 VCC=Repetitive mode	If S2=VCC, then   P3=Adjust the power flash repetitive frequency   P4=Adjust the power flash duration
S3	Manual switch to trig the power flash

这样一来，就可能使模板通过独立偏压进行操作，不需要任何外部控制。然而，为了提供更高的灵活性，我们将模板连接到了MPU上：三引脚连接器被连接到正确的端口去控制LED变暗和闪光功能。

在独立操作情况下，开关S1和S3被置成低，芯片连续运行。低光束电流通过检测电阻R1设置：模板与一个51Ω的电阻一起通过白光LED产生4mA的直流电流。在这一点，可以通过按开关S3来触发闪光灯。通过调节电位计P4来预置闪光灯，以便在200ms的时间内提供60mA的电流。

该系统还可以重新调整，以便在低光束电流时使闪光变暗，或是产生一个脉冲闪光。

当开关S1置于“高”时，变暗功能被激活。在此模式下，门电路U3和单触发电路U1一道产生时钟，去控制EN的引脚3，对直流负载电流进行PWM调制。

当开关S2置于“高”时，脉冲闪光灯被激活。在此模式下，门电路U3和U4，以及单触发电路U1的第二个边一道产生时钟，提供一个低码率信号触发闪光灯。脉冲宽度可以通过P4进行手工调节。

图5 模板原理图

表3高光束演示板零件列表

used	Part	Designator	Footprint	Description
2	1.5kΩ	R13, R14	0805	电阻器
1	3.3Ω	R10	0805	电阻器
1	51Ω	R9	0805	电阻器
8	10kΩ	R1, R2, R3, R4, R5, R6, R11, R12	0805	电阻器
2	100kΩ	R7, R8	0805	电阻器
2	1N4148	D6, D7	DIODE0.4	二极管
2	100kΩ	P2, P3	VR4	线性电位计
1	500kΩ	P1	VR4	线性电位计
1	500kΩ	P4	VR4	线性电位计
4	100nF	C1, C3, C9, C10	0805	陶瓷电容，MURATA
1	10μF/10V	C4	1210	陶瓷电容，MURATA
1	1μF/10V	C8	0805	陶瓷电容，MURATA
1	1nF	C7	0805	陶瓷电容，MURATA
4	4.7μF/6V	C2, C5, C6, C11	1210	陶瓷电容，MURATA
2	LED	D8, D9	LED_2	LED
3	LED	D3, D4, D5	LED_2	LED：OSRAM LWT67SQ2-4
1	22μH	L1	1210	电感：Coil Craft 1008
1	M54HC123	U1	SO-16	Dual Retriggerable one shot
2	MBR0530	D1, D2	1210	肖特基二极管
1	SNJ54HC132	U3	SO-14	具有施密特触发输入的四重正与非门
1	MMBF0201NLT1	Q1	SOT-23	MOSFET
1	NCP5007	U2	TSSOP5	白色LED 驱动器
1	NL27WZ14	U4	SOT_23B	双施密特触发反相器
1	NL27WZ32	U5	US8	双或门
1	EXTERNAL	J2	SIP3	连接器
1	GND	Z1	GND_TEST	连接器
1	NORMAL/PWM	S1	SIP3	手动开关
1	SINGLE/REPEAT	S2	SIP3	手动开关
1	TRIG	S3	PUSH_BT_B	按钮
1	VFB	TP1	TEST_POINT	连接器
1	Vbat	J1	PLUG_4MM_DUAL	连接器

进一步信息，请参考AND8135/D Efficient High Power Flash Light，网址为http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/AND8135-D.PDF。