针对高分辨率照相手机的LED闪光灯超级电容参考设计
手机相机的LED闪光灯驱动设计
手机相机的LED闪光灯驱动设计Sipex FAE 陈建魏每年市场上出现几百款手机，这些手机的基本功能都一样，就是通信。
手机的周边设计是增加手机附加功能、增加手机卖点、增加手机新的利润主要方法。
不同的手机在于外围功能，譬如外观，屏幕颜色亮度，多媒体功能，蓝牙，照相机功能等等。
手机集成照相机功能是现在手机设计的必然趋势，手机相机的象素也变得越来越高。
为了获得更好的图象效果，手机相机的闪光灯功能也变得越来越重要。
目前手机市场上主要采用的是LED闪光灯。
Flash LED只需要3.5—4.5V 的直流电压、120-250mA的电流就可使其发出2000mcd—7500mcd的高亮度光线，LED低压闪光灯电路简单、高效、省电、低成本、占PCB面积小，特别适用于手机、数码相机和手持设备，因此赢得了整个手持影像产品市场的青睐。
1， LED闪光灯驱动控制正向电流方案：LED闪光灯的驱动电路按驱动电路输出特性可以分为恒压型和恒流型，按电路工作原理可以分为Boost电路和电荷泵（charge pump）电路。
1．1，恒压型和恒流型。
LED灯是电流驱动型器件，其亮度与电流成比率关系。
在恒压型的驱动电路中，往往串联一个电阻在LED灯上，来确定产生预期正向电流所需要向LED提供的电压。
这种方式有一个缺点，就是LED正向电压的任何变化都会导致LED电流的变化，从而无法保证流过LED的电流是预设值，也就无法确保LED的辉度恒定。
在恒流型驱动电路中，通过检测串联在LED灯上电阻的电压来保证流过LED的电流恒定。
这种方式可以消除正向电压变化所导致的电流变化，因此，可产生固定的LED亮度。
1．2，Boost和电荷泵。
由于手机电池电压工作范围一般为3.6V～4.2V，而LED的正向电压一般为3V~4V，所以在低压输入，高压输入的时候，必需采用升压电路把电压升高以驱动LED。
闪光灯驱动一般采用两种方式升压，电感做储能元件的Boost电路和采用电容做储能元件的电荷泵。
高清卡口高亮频闪补光灯设计方案
高清卡口高亮频闪补光灯设计方案清晨的阳光透过窗帘，洒在桌面上，我泡了杯咖啡，打开电脑，开始构思这个“高清卡口高亮频闪补光灯设计方案”。
这个方案对我来说并不陌生，毕竟已经有10年的方案写作经验了。
1.高亮度：亮度要足够高，以保证在夜间或者光线不足的环境下，能够提供充足的光源。
2.频闪功能：通过频闪技术，让光线更加柔和，避免对被拍摄者的眼睛造成刺激。
3.高清卡口：要适配各种相机，确保在各种拍摄场景下都能发挥出最佳效果。
我开始着手设计这个方案。
一、外观设计外观上，我选择采用简约时尚的设计风格，让这款补光灯既实用又美观。
整体造型采用圆柱形，直径约10厘米，高度15厘米。
外壳采用高强度ABS材质，表面磨砂处理，手感舒适，防滑耐磨。
顶部设置一个高清卡口，方便与相机连接。
二、灯光设计1.寿命长：LED光源的使用寿命长达5万小时，相当于普通灯泡的50倍。
2.节能环保：LED光源的功耗低，仅为传统灯泡的1/10。
3.发光效率高：LED光源的发光效率是普通灯泡的5倍。
这款补光灯共有32颗LED灯珠，分为4组，每组8颗。
通过频闪技术，让光线更加柔和。
每组灯珠的亮度可以单独调节，以满足不同拍摄场景的需求。
三、电路设计1.自动调光：根据拍摄环境的光线强度，自动调节补光灯的亮度。
2.定时关闭：设置一个定时关闭功能，避免长时间使用导致过热。
3.电池续航：内置高性能锂电池，续航能力长达4小时。
四、兼容性设计为了确保这款补光灯能够适配各种相机，我采用了通用卡口设计。
同时，还配备了多种转接环，以满足不同相机的需求。
五、散热设计考虑到长时间使用可能导致设备过热，我在补光灯的底部和侧面设置了散热孔，以保证设备的稳定运行。
六、附件设计为了让用户在使用过程中更加方便，我设计了一套附件系统，包括：1.便携式收纳盒：方便用户携带和存放补光灯。
2.遥控器：方便用户在拍摄过程中远程控制补光灯的开关和亮度调节。
3.充电器：为内置锂电池充电。
这款高清卡口高亮频闪补光灯，外观简约时尚，灯光柔和，兼容性强，操作简便。
照相手机闪光灯驱动方案概述
照相手机闪光灯驱动方案概述随着摄像传感器和光学部件的改进, 照相手机在手机市场占有越来越大的比例。
为了得到高质量的相片，选择适当的闪光灯非常重要。
闪光灯类型现有的闪光灯主要有两种：发光二极管(LED)和氙灯。
以下是它们用作闪光灯的简单操作和性能。
(I)氙灯的工作原理:氙灯是充满氙气的柱状灯管,其阳极、阴极直接接触气体。
触发电极分布在灯管外表面，通过玻璃外层传送一个较高的电压脉冲来将灯管内惰性气体离子化，使其阻抗降至1欧姆以下，并容许产生高亮度光源的电流在阴极和阳极之间流动。
随着电流脉冲衰减，灯管电压下降，最终再次恢复到高阻状态，等待另一次触发。
图1为氙灯的简单框图。
图1. 氙灯的简单框图(II)LED的工作原理:LED类似于小型灯泡，与白炽灯不同的是，它们没有灯丝且温度不会很高。
LED利用电子在半导体内部的移动产生光源。
导致LED发光的是加入硅中的参杂物质，如镓、砷化物、铟和氮化物等，电流通过LED时会发出光子。
新开发的LED，亮度足以与传统的照明技术竞争，因此在大部分应用中,现代的LED已经能够取代白炽灯。
氙灯和LED的驱动电路︰(I): 氙灯︰图2为变压器变压器耦合的反激式转换器，当EN引脚为高电平时，功率开关导通,允许变压器产生高的电压脉冲，经过整流滤波产生300 V直流输出。
适用于2节碱性电池/NiMH电池或单节Li+电池供电的数码相机和照相电话。
当闪光灯电容充满电时，漏极开路输出/DONE会产生指示信号。
MAX8622每11秒自动启动一次输出充电，能够以最小电池电流保持电容器的电荷量。
利用外部电阻分压器监控输出电压可以提供较高的充电精度。
直接检测变压器二次侧，除了防止输出电容通过反馈电阻放电外，还可以直接检测输出电压，以获得最好的电压精度，并使其不依赖于变压器的匝数比。
MAX8622具有以下主要特性：(1): 能够对任何大小的闪光灯电容充电，只需2.8秒即可把100uF 电容充到300V。
超级电容器
升降压稳压器给电容充电，而场效应管起放大触发功能
如Flash模式中通过控制与64kΩ电阻串联的场效应管来选择升降压输出电压是到Flash模式还是Torch模式，这可以改变LTC3442反馈输入端的电阻分压器比值。该场效应管导通时是Flash模式，关断时是Torch模式。类似地，在选择LED闪光灯的电流时，也通过控制与856Ω电阻串连的场效应管来改变ST1851运算放大器+ve输入端的考电压的电阻分压器的比值来实现。
●设定超级电容器的充电电压（升压转换器输出电压）。额定电压为4.5V的CAP-XX超级电容器允许的最大电压是5V，但是，这是闪光脉冲结束时的最小电压，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。
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，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1要
吏用超级电容驱动白光LED相机闪光戴
等于：２ Ｘ５ １Ｖ／ ．Ｖ／ ５ Ａ ． ５ ３ ５ ８ ％＝３ ４ 利 用升降压 电路输 出至超 级 电容 器；另 与 ６ ｋＱ电阻串联的场效 应管来选择升 ．Ａ。 ４ 而 目前 手 机 电 池 能 提 供 的 电 流 大 约 ０８ ．ｍＡ～１ 因此 ，拍 照手机要想使 用 Ａ，
控 制模式升压转换 器为 Ｌ Ｄ提供 ２ Ｅ Ａ的 器件外 型小巧 ，适 合应用于空 间有限的 的 电压 （ 一般情况下是 ３ ６ ３ ８ ， ． ～ ．Ｖ） 给 驱动 电流和正 向电压 （ 一般是 ４ ２ 最 便携产品 ， ．Ｖ， 如可拍 照手机等 。Ｃ — Ｌ Ｄ提供 较低的连续 的驱动 电流 ，一般 ＡＰ ＸＸ Ｅ 大 可 达 到 ５．１ ） 。假 定 电池 电压 是 应用 工程 师提 供 了两套方 案 ， Ｖ 可让拍 照 为 ２ ０ ０ ｍＡ。 ３５ ．Ｖ，效率 ８ ％，那 么 ，电池的 电流 则 手机设计工程 师加速 电路设计 。其一 是 ５ 如 图２ 所示 ， ｌｓ Ｆ ａｈ模式 中通过控 制
存 在一个低 阻抗通路 。由于低 Ｅ Ｒ值 和 Ｓ 高容量 ，上 电时 输 出端 的超 级 电容器 看
图 １结构上 。升降压稳压器给 电容充 电 ，而场效 应管起放大触 发功能
起 来就像一个短 路 。举例来说 ，假定 电
目 今 ・年 日 ２１ 电 ０２ 子０月 ７
维普资讯
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－专写容 特电 题：
使用超级电容驱动白光 Ｌ 相机闪光灯 Ｅ Ｄ
Ｃ Ｐ Ｘ 公司高级 应用工程师 Ａ— Ｘ Ｐｅｒ ｒ ｉ ｅ Ｍａｓ ｒ
目前 ，很多相机 闪光灯使用大功 率 照手机可 以使 用大功率 Ｌ Ｄ。 Ｅ 这些超 级 用于其他如 Ｇ ＲＳ发射等高脉 冲功率应 Ｐ
如何设计照相手机的LED闪光灯驱动电路
如何设计照相手机的LED闪光灯驱动电路LED已经成为移动电话中电影照明和相机闪光灯的标准解决方案。
对于更高画质和更高分辨率的需求，要求更亮的闪光灯 LED 解决方案。
所面临的挑战是如何通过实现最高效率的解决方案来从电池中挤压出最佳的光通量。
这样一来，从电池吸收大电流的运行，要求具备许多省电运行特性以及一种稳健的系统设计。
本文将介绍一种系统层闪光灯 LED 驱动器设计，以及能够确保系统安全运行和集成的一些特性。
高效的相机闪光灯 LED 驱动高分辨率相机在最低光照环境下，要求有高亮度的闪光来完成照相。
客户要求提供一种闪光灯解决方案作为手机的标准功能。
安装闪光灯的移动电话已经成为一种有吸引力的卖点。
这种特性需要高光通量，从而给高效 LED 驱动器系统设计带来了挑战。
系统设计移动电话中闪光灯 LED 的高正向电压和电流以及给定的电池电压，让升压转换器成为最佳的解决方案。
驱动大电流时，基于电感的升压转换器呈现出令人满意的效率。
LED 必须为电流驱动，因为正向电压不仅仅随温度而变化，而且也有其自身的差异。
正向电压的这种变化源自于其生产过程，其变化范围为±20%，请参见图 1。
图 1 闪光灯 LED VF / IF 图将闪光灯 LED 与一个电流检测电阻串联，然后通过一个升压转换器来驱动，这是一种简单的方法。
图 1 描述了这种方法。
图 2 使用外部电流检测电阻的简单 LED 驱动方法对升压调节器的输出电压进行控制，以匹配通过外部电阻检测的设定 LED 电流。
不幸的是，这样做会让设计人员背离要从电池提供的有限电能中挤压出最高光通量的目标。
外部电流检测电阻带有高功耗，其大小受到控制，目的是在低电流状态下也可以提供可用的裕量电压，从而为持续的电影照明提供驱动。
另一方面，如果电流增加，则电流检测电阻的压降升高，带来大量的功耗。
另外，具有理想功耗额定值的高精度电阻较昂贵，且会增加解决方案的体积，从而每条 LED 通道都要求一个电阻。
照相手机的LED闪光灯超级电容设计
照相手机的LED闪光灯超级电容设计
手机正在变成终极集大成便携式消费电子平台。
它的性能包括：捕捉高质量图像、Wi-Fi网络访问、清脆的音频、更长的通话时间、以及更长的电池寿命。
不过，一个主要的设计挑战也正在浮现出来。
为了适应高度复杂的移动应用，手机电池仍然需要费很大的力气才能提供足够的峰值功率，这就推动了可为高性能操作提供所需功率的电路的需求，这种电路可以在不过载电池的前提下在短时间内储存大电流。
对高级照相手机制造商来说，最重要的挑战就是提供高亮度相机闪光灯所需的大峰值电流。
随着照相手机的分辨率增长到三百万像素及以上，产生高质量图像所需的光通量也已急剧提高。
为了匹配数码相机的照片质量，必须以高达2A的电流驱动LED闪光灯，或将氙气闪光管充电到330V以上。
手机的其他应用(包括RF功放、GPS导航、互联网访问、音乐和视频)也有可能超过电池电流的供应能力。
设计挑战
照相手机在中度到低度光照条件下需要一个高亮度闪光灯来产生曝光充分的图片。
设计师可以选择LED或氙气闪光管，但它们两者都有相应的挑战。
大电流LED闪光灯需要4倍于电池提供的功率，才能产生高分辨率图像所需的光亮度。
为了克服功率限制问题，一些照相手机已经采用更长的闪光曝光时间来补偿光通量的不足，而这会导致图片的模糊。
氙气闪光管可提供很好的光照度，但它的闪光曝光时间很短，因此不能用于视频捕捉/电影模式功能。
它所需的电解储存电容对纤薄型设计来说体积太大、工作电压很高，两次闪光之间需要较长时间才能充满电，不能用于手机中其他需要峰值功率的应用。
超级电容器在手机闪光灯LED电路里的应用
超级电容器EDLC在手机闪光灯LED等电路里的应用机电之家如今手机具备越来越丰富的功能，耗电量也随之增加。
两三年前流行的VGA成像器目前正在被具备320万像素且配备更高电流LED闪光灯的成像器取代(有些甚至高达800万像素)；可进行多媒体录音的高电耗立体声驱动器，正逐渐取代低电耗单声道音频驱动器。
随着3G网络的普及，无线数据传输呈指数增长，这就需要手机中配备更多的射频功放来处理语音呼叫和数据流。
遗憾的是，这些功能在使用时都会消耗大量的电池电流(1A+)。
如果同时使用这些功能，就会导致电池电流的经常性故障，或者出现手机故障关机现象。
针对峰值电池电流出现的问题，其解决方案包括谨慎管理脉冲计时以及减少对整体性能的要求(例如限制闪光灯电流或音量大小)。
但是，这两种解决方案都限制了手机性能的延展，因此并不被提倡。
另外还有一种方法可供选择，那就是创建一个基于超级电容器的电源子系统，而且超级电容器管理芯片能够帮助应用程序完全复原。
目前系统面临的问题针对锂离子电池的电流限值(约为2A-3A)，设计者必须谨慎管理系统中不同负载的电流需求分配，避免出现过电流现象。
此外，当电池电压降低并接近系统阻断电压时，与电池ESR相连的强电流脉冲会导致系统故障关机。
举例来说，如果在进行LED闪光操作的同时进行GSM传输，那么脉冲电流的总需求量很容易超过3A(GSM传输为2A，LED闪光操作为1.5A)。
为了防止发生过电流现象，许多手机设计要么采用降低额定值的闪光电流，从而将输入电流水平降低到可控水平；要么在闪光灯LED驱动器芯片中采用传输中断引脚。
传输中断信号会在射频功放和闪光灯驱动器之间提供一种同步机制。
当射频功放在闪光操作期间进行传输时，闪光中断将启动，从而使闪光电流降低或完全关闭。
这一功能可防止电池过载。
如果采用滚动快门，那么拍出的照片会出现暗线或暗部。
如此看来，两种方法都会造成照片质量下降。
图1显示了大量脉冲负载施加到电池上产生的影响，着重显示了电池ESR压降以及总脉冲电池电流的量级。
可拍照手机的LED闪光灯实现方案
可拍照手机的LED闪光灯实现方案
如今“标准的可拍照手机能提供640×480像素分辨率以实现30万像素的图像大小。
在2004年初，当时最先进的可拍照手机提供了1,600×1,200像素的图像――大约200万像素图像大小，而且还能拍摄视频短片及使用可插拔的存储卡，在某些产品中还集成了自动对焦和其它相机功能。
某制造商宣布在2005年推出700万像素的可拍照手机。
结果是如今可拍照手机被当成“正式的数码相机使用，并且消费者期望能够在低光照亮度的条件下拍摄高质量的照片，因此增加一个照明光源并且不会很快耗尽手机电池的需求开始出现。
现在有两种数码相机闪光灯可供选择：氙气闪光灯管和白光LED。
氙气闪光灯由于具有高亮度和白色光的特点，因而广泛用于胶卷相机和独立的数码相机。
而大多数可拍照手机则选择了白光LED照明。
表1比较了这两种闪光灯。
表1：氙气闪光灯与LED闪光灯的比较
LED是电流驱动器件，其光输出由通过的正向电流决定。
LED的频闪速度要快于任何其他光源，包括氙气闪光灯，它具有很短的上升时间，范围在10~100ns之间。
现在白光LED的照明质量可与冷白色荧光灯媲美，色彩表现指数接近85。
在多数情况下，LED的最大光输出受其能承受的最大平均正向电流限制，该最大平均电流主要取决于LED芯片/封装的功耗水平以及它所附着的散热。
克服正向电压限制LED提供手机相机闪光灯理想方案
克服正向电压限制LED提供手机相机闪光灯理想方案
Jürgen Neuh(a)usler
【期刊名称】《《电子测试》》
【年(卷),期】2005(000)011
【摘要】几乎所有新一代的高端手机都带有百万像素分辨率的内置相机,为使用户能在光线较暗的环境下拍照,需要有额外的照明。
新近推出用于汽车应用中的高功率 LED 由于其体积小、低供电电压,不仅能有效节省空间和成本,而且功耗低、发光时间长,成为这一需求的理想解决方案。
本文就设计过程中面临的问题,详尽介绍平衡性能的解决之道。
【总页数】3页(P58-60)
【作者】Jürgen Neuh(a)usler
【作者单位】德州仪器公司
【正文语种】中文
【中图分类】P2
【相关文献】
1.驱动高功率LED相机闪光灯 [J], Christophe Vaucourt
2.奥地利微电子全新单/双白光LED闪光灯驱动器改善手机及数码相机的画质 [J],
3.用LED制作数码相机环形闪光灯——宏观近距离摄影最佳的光线解决方案 [J], 电路飞翔
4.氙灯与LED工作原理大不同——照相手机闪光灯驱动方案介绍 [J], 史可庆
5.氙灯与LED工作原理大不同照相手机闪光灯驱动方案介绍 [J], 史可庆
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针对高分辨率照相手机的LED闪光灯超级电容参考
设计
手机正在变成终极集大成便携式消费电子平台。
它的性能包括：捕捉高质量图像、Wi-Fi网络访问、清脆的音频、更长的
通话时间、以及更长的电池寿命。
不过，一个主要的设计挑战也正在浮现出来。
为了适应高度复杂的移动应用，手机电池仍然需要费很大的力气才能提供足够的峰值功率，这就推动了可为高性能操作提供所需功率的电路的需求，这种电路可以在不过载电池的前提下在短时间内储存大电流。
对高级照相手机制造商来说，最重要的挑战就是提供高亮度相机闪光灯所需的大峰值电流。
随着照相手机的分辨率增长到三百万像素及以上，产生高质量图像所需的光通量也已急剧提高。
为了匹配数码相机的照片质量，必须以高达2A的电流驱动LED闪光灯，或将氙气闪光管充电到330V以上。
手机的其他应用（包括RF功放、GPS导航、互联网访问、音乐和视频）
也有可能超过电池电流的供应能力。
设计挑战
照相手机在中度到低度光照条件下需要一个高亮度闪光灯来产生曝光充分的图片。
设计师可以选择LED或氙气闪光管，
但它们两者都有相应的挑战。
大电流LED闪光灯需要4倍于电池提供的功率，才能产生高分辨率图像所需的光亮度。
为了克服功率限制问题，一些照
相手机已经采用更长的闪光曝光时间来补偿光通量的不足，而这会导致图片的模糊。
氙气闪光管可提供很好的光照度，但它的闪光曝光时间很短，因此不能用于视频捕捉/电影模式功能。
它所需的电解储存
电容对纤薄型设计来说体积太大、工作电压很高，两次闪光之间需要较长时间才能充满电，不能用于手机中其他需要峰值功率的应用。
解决为每个LED闪光灯提供1～2A驱动电流问题的方法之一是，用一个电容来储存电流，并在不分流主电池的情况下快
速供电。
不过，如果采用传统电容要储存大电流，不是需要一个体积非常大的大容量电容，就是需要多个并联起来的中等容量电容。
对于空间受限的便携式系统来说，更为实用的解决方案是采用容值非常高的超级电容。
通过使用一个超级电容，设计师可以为这些短持续间隔的事件提供所需的大电流，并在这些事件之间通过电池对它们再充电。
为了支持电池，设计师可以增加一个很薄的超级电容，这可在不牺牲纤薄手机设计的情况下应对手机的峰值功率需求（如为拍照、音频和视频、无线传输和GPS结果阅读提供闪光）。
它也允许设计师通过仅满足平均功耗而不是峰值功耗来最佳地调整电池和功率电路的大小，减少
系统的占板面积。
设计一个超级电容
超级电容（SC）是什么？像任何电容一样，一个超级电容基本上也是由两块并行的导电板构成的，中间隔以被称为电介
质的绝缘材料。
电容的容值与导电板的面积成正比，与电介质的厚度成反比。
开发超级电容的制造商通过采用多孔碳材料制造导电板以使得表面积最大，以及采用像分子那样薄的电解液作为电介质以将两块导电板之间距离减至最小，在最小化尺寸的情况下实现了更高的电容值。
采用这一方法，可以制造出容值为16mF～2.3F的电容。
这些电容可等效为非常低的内部电阻或ESR（等效串联电阻），这使得它们可在最小化输出电压的同时提供高峰值电流脉冲。
通过以相对较小的外形尺寸提供非常高的电容值，这些超级电容降低了系统对PCB板面积的需求。
它们可以制造成任何尺寸和形状，而且可在数秒内完成再充电，可将电池寿命延长5倍，
并允许设计师采用更小、更轻和更廉价的电池。
固有挑战
不过，这一低ESR在充电过程中为设计师带来了一个问题。
在任一系统中，电容在最初使用前都是放空的。
随后，当电
源电压施加以后，超级电容看起来就像是一个低值电阻。
如果该电流不被控制或限制，就会导致一个巨大的尖峰电流。
因此，设计师必须实现某种尖峰电流限制措施，以确保电池不会马上耗尽。
任何这种类型的电路通常还需要短路、过压和过流保护。
设计师面临的挑战是如何高效地将电池、DC/DC转换器和超级电容连接起来，做到既能限制超级电容的尖峰充电电流，
又能在负载之间不断地对超级电容进行再充电。
能够满足超级电容充电要求的LED闪光灯驱动器现在已经在市场上出现，它
可以使得设计师的工作更轻松，并节省PCB空间、成本和上市时间。
数码相机的LED闪光灯需要1～2A电流才能持续闪光120ms。
超级电容可用来储存必需的电流，并在不分流主电池的情况下快速供电。
与电池一起工作时，超级电容在峰值负载期间释放其储存的电流，在两个峰值负载之间则进行再充电。
与纯电池供电设备相比，带超级电容的电源系统可提供高达2倍的电能，而且还可延长电池的寿命。
很明显，不管设计师在何时使用超级电容，他们都必须限制尖峰电流。
此外，当电压掉到LED闪
光灯的工作电压以下时，超级电容就需要再充电。
当超级电容充满电时，它必须与充电源断开。
另外，它还需要短路保护、源过压保护和过流保护。
超级电容带来的好处
超级电容可以大于500k的周期在数秒内完成再充电，并将电能储存在静电场中。
由于完全充满电时只有大负载电流才可
能把电压降得过低，因此超级电容的使用也减少了ESR和阻抗。
超级电容可以制造成任何尺寸和外形，不管是扁平型还是小尺寸。
超级电容还具有很长的寿命（10～12年）。
与电池不同，它们具有非破坏性的开路（高ESR）故障模式。
如果一个过高电压施加到该器件上，唯一的后果是ESR的轻微增加，并
最终演变到开路状态。
整个过程不会起火、起烟或爆炸。
设计解决方案
超级电容供电的LED闪光灯单元可以驱动大电流LED，它提供的闪光亮度是标准电池供电LED闪光灯单元的许多倍，或持续时间超过氙气灯。
如图1所示，AAT1282含有一个升压转换器，它用来将3.2～4.2V电池输入电压提升到稳定的5.5V。
如果电池电压为3.5V，且升压转换器效率是90%，那么电池需要提供3A以上的电流，才能维持一个2A闪光脉冲。
这不是会导致电池保护电路关断电池，就是会引起一个低电压关断，而此时电池仍具有大量的电能。
图1 用超级电容为LED供电
这一解决方案还提供一些闪光灯管理功能，如电影模式和超级电容充电功能。
该解决方案控制和调节来自手机电池源的电流、提升电池电压和管理超级电容的充电，以控制和提供终端应用中的LED闪光灯所需要的大电流。
为更好地实现这一目标，AAT1282具有防止启动时过大尖峰电流冲击的内置电路、一个固定的800mA输入电流限制器、以及一个超级电容充满电后的负载断开电路。
其输出电压受限于内部过压保护电路，可防止转换器和超级电容免受一个开路LED（开路条件下）的损害。
在开路状态期间，输出电压上升并到达5.5V（典型值），过压保护电路关闭开关电路，阻止输出电压进一步升高。
一旦
开路状态解除，开关电路马上恢复工作。
控制器回归到正常工作状态，并维持一个平均输出电压。
一个工业标准I2C串行数字输入接口使能/锁定LED，以及用高达16个针对更低光输出要求的电影模式设置设定电影模式电流。
一个详细的原理图（见图2）显示超级电容周围只需要少量的元器件。
一个0.55F、85mΩ的超级电容与AAT1282 LED
闪光灯驱动器一起使用时可提供9W的LED突发电能。
为了达到很高的光亮度，LED闪光灯的驱动电流介于1～2A之间。
LED上的正向电压（VF）可以上升到4.8V。
如果我们包括电流控制电路的200mV开销，你就很容易看到在闪光事件期间总
的负载电压是如何上升到5V的，这也证明了5.5V输出电压是有必要的。
图2 AAT1282的详细电路原理
图3显示了采用2个以1A电流驱动的LED闪光灯和1个以2A电流驱动的LED闪光灯的测试结果。
正如所见到的一样，超级电容可以很容易地提供闪光持续120ms所需的电流，同时保持电源电压充分地高于LED的VF电压。
在两次闪光之间，
超级电容以一个较慢的速率再充电，充电时间在外部设定，可针对不同的电池尺寸和化学原理进行优化。
图4显示了闪光功能和电影模式选项的数字控制。
图3 不同驱动条件下的LED闪光测试结果
图4 闪光功能和电影模式选项的数字控制
结语
超级电容很少用在便携式系统中。
它们的应用通常局限于备份或待机，这些功能使用相对较低电流，并需要相当长充电时间。
通过整合最新推出的升压转换器和超级电容，设计师现在可以创建紧凑的解决方案。