A8436带IGBT驱动器的闪光灯电容充电器

特点和优点

使用1 Li+或2节碱性/NiMH/NiCAD电池供电；可调输出电压；>75%效率；三级开关电流限制：1.0、1.2、1.4A；快速充电时间；充电完成指示；带触发器的集成IGBT驱动器；无需一次侧肖特基二极管▪低剖面封装。

说明

A8436是一款高度集成的集成电路，为数码相机和胶片相机的闪光灯电容器充电。它还具有一个集成的IGBT驱动器，有利于闪存放电功能和节省板空间。

为了给闪光灯电容充电，A8436集成了一个40V的DMOS开关，该开关以反激式拓扑结构驱动变压器，允许紧密耦合和高效率的优化设计。一个专有的控制方案优化电容器充电时间。低静态电流和低关机电流进一步提高系统效率和延长电池寿命。

提供三个级别的开关电流限制：1.0、1.2和1.4 A。该级别通过将ILIM引脚分别配置为接地、浮动或拉高到IC电源电压来确定。

充电引脚启动A8436并开始对输出电容器充电。当达到指定的输出电压时，A8436停止充电，直到再次切换充电引脚。将充电针拉低可停止充电。D’’O’’N’’E’’引脚是达到指定输出电压时的开漏指示器。

A8436可与两个碱性/NiMH/NiCAD或一个连接到变压器一次侧的单芯锂电池一起使用。将车辆识别号针脚连接到3.0至5.5伏电源，如果使用，电源可以是系统导轨或蓄电池正极。

A8436有一个非常低的外形（0.75毫米）10端子3毫米×3毫米MLP/TDFN封装，使其成为空间限制应用的理想选择，以及MSOP。它们不含铅，100%哑光镀锡引线框架。

典型应用

应用程序包括：数码相机闪光灯；胶片照相机闪光灯；手机闪光灯；应急闪光灯。

运行时序图

事件说明：

A.在车辆识别号高于VUVLO级别的情况下，通过将充电拉到高位开始充电。

B.当电压达到目标电压时，充电停止。“D”“O”“N”“E”变低，表示充电过程已完成。

C.开始一个新的充电过程，在充电引脚处进行从低到高的转换。

D.将充电拉低，使控制器处于低功耗待机模式。

E.充电不开始，因为当充电过高时，车辆识别号低于VUVLO级别。

F.在车辆识别号高于VUVLO后，需要在充电引脚处进行另一次从低到高的转换，以开始充电。

性能特点

使用图6所示的应用电路进行的测试（除非另有说明）

功能描述

概述

A8436是一款具有可调输入电流限制的闪光灯电容充电器控制IC。它还集成了一个IGBT驱动器，用于闪光灯管的闪光灯操作，与分立的闪光灯操作解决方案相比，大大节省了电路板空间。控制逻辑如功能框图所示。

A8436的充电操作由充电引脚上的低到高信号启动，前提是车辆识别号高于VUVLO级别。如果在车辆识别号到达VUVLO之前充电已经很高，则需要充电引脚上的另一个从低到高的转换来开始充电。当充电循环开始时，变压器一次侧电流I基本以由电池电压的综合影响确定的速率线性上升，

一次侧电感。当IPrimary达到电流极限ISWLIM时，通过配置ILIM引脚设置，内部MOSFET立即关闭，允许能量从二次绕组被推入闪光灯电容COUT。二次侧电流随电荷的增加呈线性下降。

当内部MOSFET开关关闭时，输出电压VOUT由连接在输出二极管的阳极D1和接地之间的电阻串R1到R3感测。这个电阻串形成一个分压器，反馈到FB引脚。电阻器的尺寸必须根据FB引脚处1.205 V的典型值达到所需的输出电压水平。一旦VOUT达到所需值，充电过程即终止。用户可以切换充电管脚来刷新闪光灯电容器。

开关时间控制

A8436实现了自适应开/关时间控制。（有关电路的详细信息，请参阅第2页简化功能框图中的控制逻辑块。）持续时间，tON，由输入电压、VIN、变压器一次电感、LPrimary和设置的电流限制ISWLIM确定。关闭时间持续时间tOFF取决于关闭时间内的操作条件。A8436根据这些条件应用其两种充电模式：快速充电模式和定时器模式。

快速充电和定时器模式

当闪光灯电容器COUT仅部分放电时，IC以快速充电模式工作。在快速充电模式下，转换器在不连续边界附近工作，并且传感电路跟踪SW节点处的反激电压。一旦电压低于1.2v，内部MOSFET开关就会再次打开，开始下一个充电周期。

当开始输出完全放电的闪光灯电容器时，IC工作在定时器模式下，通常当输出电压VUT小于约10至20 V时，定时器模式是固定的18μs关断时间控制。A8436看门狗定时器控制方案的一个优点是，它限制了初始电流浪涌，从而起到“软启动”的作用。如图3所示，定时器模式仅持续一小部分时间（通常<100毫秒）。由于占空比较低，它的初始输入充电电流较低。当输出电压上升到10到20伏以上时，自适应快速充电模式接管控制，提高了平均输入电流水平。

完全放电闪光灯电容器的充电周期

图4A.为完全放电的闪光灯电容器充电的初始两个周期。在这两个周期里，休息时间（VSW低）由内部18μs定时器（定时器模式）控制。请注意，在第一个周期中，i主周期在0a附近开始，但在第二个周期中，它从更高的水平开始。这表明变压器铁心在第一个周期内没有复位。

图4B.在中间循环期间，输出电压VOUT增加。第二个是不连续的，导致VSW的振铃。但是，振铃的幅度不够大，无法将VSW拉到1.2V以下，因此A8436仍处于定时器模式。

图4C所示为定时器模式的最后一个循环，随后是快速充电模式下的一系列循环。由于VOUT的增加，VSW能够在每个周期降低到1.2V以下，从而触发主MOSFET开关的开启。

为了了解定时器模式，需要注意的是，二次绕组充电电流等二次电流以以下速率线性减小：

其中：二次电流是二次侧电流，一次侧电感，和N是变压器匝数比（N次/N次）。

如图4的三个面板所示，当A8436对完全放电的闪光灯电容器充电时，由于初始VOUT低，ISecondary降低非常缓慢。当SW节点电压大于1.2 V时，A8436内部定时器（定时器模式）设定了18μs的最长时间帧。当关断时间超过18μs时，内部MOSFET开关接通，启动下一个充电周期。

输入限流

通过配置ILIM引脚，可以将峰值输入电流ISWLIM设置为三个级别：

较低的输入电流提供了延长电池寿命的优势。但是，为了加快充电时间，请使用最高电流限制。

ISWLIM可以在充电期间进行调整。图5显示了充电期间正在调整的ISWLIM波形。ISWLIM从1.4 A降低到1.2 A，在较低的电流水平下，充电速度稍慢。

应用程序信息

变压器设计

匝数比。最小变压器匝数比N（二次：一次）应根据以下公式选择：

其中：VOUT（V）是所需的输出电压电平，VD_Drop（V）是输出二极管的正向电压降，VBATT（V）是变压器电池电源，以及40（V）是内部MOSFET开关的额定电压，表示最大允许反射电压输出到开关管脚。

例如，如果VBATT为3.5 V，VD_压降为1.7 V（这可能是两个高压二极管串联时的情况），并且期望的VOUT为320 V，则匝数比应至少为8.9。

在最坏的情况下，当VBATT最高且VDYLUP和VOUT处于其最大容差极限时，N将更高。服用VBATT=5.5v，VD_Drop=2v，VOUT=320v×102%=326.4v为最坏情况，N为9.5。

在实践中，一定要选择一个高于计算值的匝数比，以给出一定的安全裕度。在最坏的情况下，建议最小匝数比为N=10。

初级电感. A8436的最小关闭时间tOFF（min）为300 ns，以确保正确的SW节点电压感应。在选择初级电感LPrimary（μH）时，使用以下公式作为宽松的指导：

理想情况下，充电时间不受变压器初级电感的影响。但在实际应用中，建议一次电感选择在10μH～20μH之间，当一次电感远小于10μH时，变换器的工作频率较高，开关损耗成比例增加。这导致效率降低，充电时间延长。当LPrimary大于20μH时，变压器的额定功率必须大幅度提高，以处理所需的功率密度，串联电阻通常较高。一个优化设计，以实现一个小规模的解决方案将有一个12至14μH的一次，最小的漏感和二次电容，并尽量减少一次和二次串联电阻。有关详细信息，请参阅表“推荐组件”。

漏感和二次电容。变压器的设计应尽量减少漏感，以确保开关节点的关断电压峰值不超过40V的限制。然而，对于这种应用，可实现的最小漏感通常会受到寄生电容增加的影响。此外，变压器二次电容应尽量减小。任何二次电容在反射到一次电容时都会乘以N2，从而在开关打开时导致高初始电流摆动，并降低效率。

调整输出电压

A8436在关闭期间感应输出电压。这使得分压器网络R1到R3（见图6）连接在高压输出二极管D1的阳极上，从而在充电完成时消除由于反馈网络引起的功率损失。通过选择合适的分压电阻值，可以调整输出电压。使用以下公式计算Rx（Ω）的值：

R1和R2一起需要有至少300 V的击穿电压。典型的1206表面贴装电阻器有150 V的击穿电压额定值。建议R1和R2具有类似的值，以确保它们之间的电压应力均匀。推荐值为：R1=R2=150kΩ（1206）；R3=1.2kΩ（0603），两者共同产生303v的停止电压。

对R1、R2和R3使用更高的电阻值并不能显著提高效率，因为反馈网络的功率损耗主要发生在关机时间，而且关机时间只是每个充电周期的一小部分。

输出二极管选择

选择整流二极管D1，寄生电容小（反向恢复时间短），同时满足反向电压和正向电流要求。

二极管的峰值反向电压VD_peak发生在内部MOSFET开关闭合，一次侧电流开始上升。可计算为：

整流二极管的峰值电流ID_peak计算如下：

输入电容器选择

建议输入电容器C2使用X5R或X7R介质的陶瓷电容器。它的额定值应至少为4.7μF/6.3v，以断开变压器一次侧的电池输入VBATT。当使用单独的偏压时，对于A8436车辆识别号电源，将至少0.1μF/6.3 V旁路电容器连接到车辆识别号引脚。

布局指南

闪光灯电容充电机电路良好布局的关键是尽量减少电源开关回路（变压器一次侧）和整流器回路（二次侧）上的寄生。使用短而厚的线路连接到变压器一次和开关管脚。

输出电压传感电路元件必须远离开关节点，如SW pin。确保R1和R2下方没有接地平面，因为对地寄生电容会影响传感精度。重要的是，“D”“O”“N”“E”信号跟踪应远离变压器和其他开关跟踪，以最小化噪声拾取。此外，必须严格遵守高压隔离规则，避免电路板击穿故障。