专利名称：闪光灯电容充电控制方法和装置及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种闪光灯电路，特别涉及一种使用可调再充电临界电压来对闪光灯电容充电控制的方法，本发明还涉及一种闪光灯电容的充电控制装置及其应用。
背景技术：
利用闪光灯的照相机一般包括一个对附加在照相机中的闪光灯电容充电的充电线路。该闪光灯电容以电荷的方式储存能量。该能量在稍后会被闪光灯在拍摄照片时利用来产生闪光。
一般而言，在一个有充电电路的照相机，会有一个电池来提供某种程度的电压给一个电压增高变压器(step up transformer)来作为充电线路的一部分。该变压器将一个大约3伏特的电压(电池电压)转换成一个闪光灯电容充电用的300伏特电压，闪光灯电容再提供储存在其本身的能量给一个触发电路。此电路一部分功能是提供增高电压给闪光灯(灯泡)使用到大约4000伏特。该电压造成闪光灯泡内气体的离子化。当闪光灯被触发时，闪光灯电容经由被离子化的闪光灯泡放电在其中产生非常大的电流。该电流在闪光灯泡中造成闪光。
图1表示一个美国专利6,518,733号中揭露的闪光灯电容充电线路的方块图。一个电源传送电路120作为从输入源170转换电源到闪光灯电容144(最好接上负载)之用。电源传送电路120包括一个适应工作期间的线路(adapted ON-time circuit)130、一个适应不工作期间的线路(adapted OFF-time circuit)135、变压器122、开关晶体管124、闩(Latch)126以及输出二极管142。电源传送电路120是经由输出二极管142与闪光灯电容144连接在一起。输出二极管142的正极连接到变压器122输出端的第2绕组，其阴极连接到闪光灯电容144。输入源170连接到变压器122一次侧的输入端。变压器122的一次侧输出端连接到开关晶体管124的集电极。开关晶体管124的发射极连接到适应工作期间的线路130。
一次侧以及二次侧的绕组电极方向最好是安排让相对应的绕组极性相反。如图1所示的极性标示112及114说明一次侧以及二次侧绕组的极性是相反的。这种相反的极性安排对于要应用一种返驰线路拓扑(flyback circuit topology)时是很有用的。
适应工作期间的线路130包括一个第一开关电阻131，其连接于开关晶体管124的发射极并构成工作期间的交点134。工作期间线路130还包括一个工作期间比较器132。工作期间比较器132和工作期间交点134及工作期间参考电压VREF1 133连接以接收电压信号。
适应不工作期间的线路135包括一个第二开关电阻136，用以连接到变压器122的第二绕组以及不工作期间比较器137的正向(non-inverting)端。不工作期间比较器137同时也接收一个不工作期间参考电压信号-VREF2 138。不工作期间的参考电压-VREF2138之所以表示为负值是因为跟经过第二开关电阻136的反相电压作比较。
适应工作期间线路130以及适应不工作期间线路135分别提供一个给闩126使用的信号。举例来说，闩126可以是一个设定/重置(set/reset)闩。特别是当闩126的重置部分和工作期间线路130连接以接受其输出，并且设定部分和不工作期间线路135连接以接受其输出的情况下。如果闩126同时接受到设定和重置信号，重置信号的输入将取得优先权。闩126根据工作期间线路130以及不工作期间线路135所提供的输出提供一个闩锁输出给开关晶体管124的基极。该闩锁输出将改变其态位来开启或关闭开关晶体管124来产生直流电转直流电所需要的交换(switching)动作。
当一个闪光灯的再充电动作在闪光发出后立即完成时，另一个再充电动作会在闪光灯电容144的电压因为电容漏电流衰减而低于参考电压VREF2 138时发生。这会保持闪光灯电容在足够的充电量到下一次的使用。当闪光灯不太被需要时，例如在一个艳阳天的户外，对耗电的考虑会比对闪光灯随时充电来的重要。根据这种情况，参考电压VREF2 138需要被设为比较低的值来降低再充电的频率。相反的在闪光灯比较常用的状况下，例如夜晚时，参考电压VREF2 138需要被设为比较高的值来防止充电不足。
习见如上所述的线路，除了变压器以及闪光灯电容之外的线路及元件会存在单一的一颗集成电路(IC)中。参考电压VREF1133及VREF2 138在集成电路制作时就已经决定了，所以再充电的时间规划没有弹性。这对功率消耗的考量上是不利的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种闪光灯电容充电控制方法和装置及其应用。本发明特别涉及的是一种通过使用一个可调的再充电临界电压对闪光灯电容作充电控制的方法。
本发明提供一个方法对闪光灯电容的充电作控制。该方法包含侦测一个表示在闪光灯电容上的电压；利用测得该电压低于一个第一参考电压的状态发出并闩住一个再充电信号；利用测得该电压高出一个第二参考电压的状态取消并闩住再充电信号；在再充电信号发出时对闪光灯电容充电；提供一个脚位以连接决定第一参考电压的电阻元件。
本发明所述对闪光灯电容的充电作控制的方法进一步包含下列步骤
分别在当该测得电压低于及高于前述第一参考电压时发出及取消一个第一输出信号；分别在当该测得电压高于及低于前述第二参考电压时发出及取消一个第二输出信号；当前述第一输出信号发出时发出再充电信号，直到前述第二输出信号发出时为止；以及当该第二输出信号发出时取消再充电信号，直到该第一输出信号发出时为止。
本发明进一步提供一个与一个微处理器连接的闪光灯电容充电控制装置。该闪光灯电容充电控制装置包括一个变压器，其在当一个再充电信号产生时，接收一个一次侧输入电压并产生一个二次侧输出电压在闪光灯电容上；一个再充电控制装置，侦测一个表示在闪光灯电容上的电压；利用测得电压低于一个第一参考电压的状态发出并闩住再充电信号；利用测得电压高出一个第二参考电压的状态取消并闩住再充电信号；其中第一参考电压的值是由前述微处理器所决定。
本发明所述闪光灯电容的充电控制装置，所述再充电控制装置包含一个第一比较器，分别当测得电压低于及高于前述第一参考电压时发出及取消一个第一输出信号；一个第二比较器，分别当测得电压高于及低于前述第二参考电压时发出及取消一个第二输出信号；以及一个闩，在当该第一输出信号发出时，直到该第二输出信号发出时为止发出再充电信号，并且在当该第二输出信号发出之时，直到该第一输出信号发出时为止取消再充电信号。
本发明所述闪光灯电容的充电控制装置，所述第一比较器包含
一个分压器，由一个第一电阻及一个第二电阻串接而成，并接收前述一次侧输入电压并由其分压产生前述第一参考电压；以及一个比较器，其正输入端接收第一参考电压且其负输入端接收前述测得电压，并由输出端输出该第一输出信号；其中，第一电阻及第二电阻其中之一是可以调整的。
本发明所述闪光灯电容的充电控制装置，所述第二比较器包含一个分压器，由一个第一电阻及一个第二电阻串接而成，并接收前述一次侧输入电压并由其分压产生前述第二参考电压；以及一个比较器，其正输入端接收第二参考电压且其负输入端接收前述测得电压，并由输出端输出第二输出信号。
本发明所述闪光灯电容的充电控制装置，所述闩包含一个第一以及一个第二反相器，其中该第一反相器的输入及输出端分别接到该第二反相器的输出及输入端；一个第三反相器，其输入接到该第二反相器的输出并且输出端输出前述再充电信号；一个第一开关，其接到该第一反相器的输入端及地电压之间，并分别在前述第一输出信号发出及取消时接通及切断；以及一个第二开关，其接到该第二反相器的输入端及地电压之间，并分别在前述第二输出信号发出及取消时接通及切断。
本发明所述闪光灯电容的充电控制装置，所述的第一、第二以及第三反相器分别包含一个晶体管，其集电极当作输出且其发射极接到地电压；一个电流源接到该晶体管的集电极；以及一个电阻，其一端当作输入且其另一端接到该晶体管的基极。
本发明所述闪光灯电容的充电控制装置，所述的第一以及第二开关分别为一个晶体管。
本发明所述闪光灯电容的充电控制装置，所述闪光灯电容的充电装置进一步包含一个分压器与闪光灯电容并联相接，该分压器由一个第一以及一个第二电阻串接而成，并将来自于闪光灯电容两端的电压差分压产生前述测得电压。
本发明还提供一个集成电路作为闪光灯电容的充电电流限制的具体应用。该集成电路包含第一、第二、第三以及第四脚位，分别接到一个地(ground)电压、一个一次侧输入电压、一个从闪光灯电容侦测到的电压以及一个电阻元件；一个第一比较线路包含一个第一比较器，其正输入及负输入分别接到第四及第三脚位，以及一个电阻接在第二及第四脚位之间；一个第二比较线路包含一个分压器接到第一及第二脚位之间，以及一个第二比较器其正输入及负输入分别接到第三脚位以及分压器的输出；一个闩包含第一及第二反相器，其中第一反相器的输入及输出分别接到第二反相器的输出及输入端，以及一个第三反相器其输入端接到第二反相器的输出端且其输出端产生再充电信号，一个第一开关接到第一反相器的输入端及第一脚位之间以及一个第二开关接到第二反相器的输入端及第一脚位之间。
本发明所述对闪光灯电容作再充电控制的集成电路，所述的第一、第二以及第三反相器分别包含一个晶体管，其集电极当作输出且其发射极接到地电压；一个接到晶体管集电极的电流源；以及一个电阻，其一端当作输入且其另一端接到该晶体管的基极。
本发明所述对闪光灯电容作再充电控制的集成电路，所述第一以及第二开关分别为一个晶体管。
本发明所述对闪光灯电容作再充电控制的集成电路，所述对闪光灯电容作再充电控制的集成电路进一步包含一个第五脚位连接到电压器的一次侧；以及一个由前述第三反相器输出的该再充电信号所控制的电流源，其接在第五及第一脚位之间。
本发明的效果在于使用一个可调的再充电临界电压对闪光灯电容的充电进行控制，该充电再充电电路设计成让集成电路有一个脚位可以外接一个电阻元件来决定充电的临界电压。如此一来，闪光灯及照相机的设计者可以轻易地将想要的充电临界电压值调定，甚至可以由使用者手动或微处理器自动对电流限制值作设定。
图1表示一个美国专利6,518,733号中揭露的闪光灯电容充电线路方块图；图2A及2B为一个本发明所涵盖的闪光灯电容充电装置的线路方块图；图3为使用于图2B的电容充电装置的信号时序图；图4为一种本发明所涵盖的闪光灯电容充电方法的流程图。
具体实施例方式
本发明通过详细说明的图示将会比较容易的全盘了解，其仅作为图解之用而非将本发明限制于图示范围。
图2A是根据本发明其中一种实现方法产生的闪光灯电容充电装置电路方块图。该闪光灯电容充电装置在照相机中与一个微处理器(图例未显示)连结产生作用，其包含一个电容C1、一个电压增高变压器21、一个集成电路22、一个超快(ultra-fast)二极管D1、一个闪光灯电容23、一个分压器24以及一个可变电阻25。电压增高变压器21用一次侧绕组的一端接收从输入源20来的一次侧输入电压，一次侧绕组的另一端接到集成电路22的SWITCH脚位；因此只有在集成电路22把SWITCH这个脚位接到地端的时候会产生一个输入电流来触发一个给闪光灯电容23的充电电流。SWITCH这个脚位只有在集成电路22一个内部作用信号L-set(图2A中未表示，稍后将会描述)发出时会接到地端。
集成电路22包含最少6个脚位VIN、GND、VFB、VHYST、SWITCH以及DONE，分别接到从输入源20来的一次侧输入电压、一个地电压、从分压电路24来的输出电压以侦测在闪光灯电容上的电压、电阻元件25、电压升高变压器21的一次侧绕组以及一个状态信号输出给微处理器使用。集成电路(再充电控制器)22从分压器24接收到输出电压VFB，在当电压VFB比一个参考电压VHYST低的时候发出并闩住一个内部再充电信号L-set并在电压VFB比参考电压VHYST高的时候取消并闩住信号L-set。并且只有在再充电信号发出及电流限制信号取消时发出前述启动信号VS。参考电压V-limit是由一个可用从微处理器来的信号ADJ调整阻值的电阻元件25所决定。集成电路22的细节如下参考图2B描述。
如图2B所示，集成电路22包括一个第一比较线路包含一个第一比较器221，以及一个电阻R1；一个第二比较线路包含一个第二比较器222以及一个分压器223；一个闩224；以及一个电流开关225。
第一比较器221包含一个正输入端及一个负输入端，分别接到脚位VHYST以及VFB。电阻R1连接在VIN及VHYST中间。分压器223包含两个电阻R2及R3串联接在VIN及GND脚位间。第二比较器222包含一个正输入端及一个负输出端，分别接到脚位VFB及分压器223的输出。
闩224包含反相器2241至2244，开关2245及2246以及电阻R4。反相器2241的输入及输出端分别接到反相器2242的输出及输入端。反相器2243的输入接到反相器2242的输出并且输出端输出再充电信号L-set。反相器2244的输入端接到反相器2241的输出并且其输出端输出状态信号DONE。电阻R4接到反相器2241的输出和脚位GND之间。开关2245接到反相器2241的输入端及脚位GND之间。开关2246接到反相器2242的输入端及脚位GND之间。电流开关225被再充电信号L-set控制并连接到脚位SWITCH跟GND之间。电流开关225在信号L-set发出时关闭并在其取消时打开。
如众所知，反相器2241至2244可以包含一个晶体管M1，其集电极当作输出且发射极接到脚位GND、一个电流源CS接到晶体管M1的集电极、以及一个电阻R5，其一端当作输入且其另一端接到晶体管M1的基极。任何一个开关2245及2246可以是一个晶体管M2。集成电路22的动作将在以下参照图3做说明。
在图3中，请注意电压VFB从一个最低准位(接近0)往上升到VBG，在期间A到B之间，这在一个闪光制造出来后立即发生。闪光灯电容23在期间C时是被充饱电的。然后在期间D时，电压VFB因为电容漏电流而下降。当在期间E，电压VFB降到比电压VHYST低时，闪光灯电容23会被在充电而VFB在期间E中开始升高。因为集成电路22的脚位VHYST跟外部的电阻元件25连接，闪光灯及照相机的系统设计者很轻易的就可以将参考电压VHYST调适到一个想要的值。甚至于外接电阻25可以是一个可变电阻，其电阻值可以透过从照相机的微处理器来的一根信号ADJ所调整，如图2A所示。因此，当闪光灯不太被需要时，参考电压VHYST可以由使用者手动或微处理器自动的设定到较低的值来降低再充电的频率，而显著的降低功率消耗。
图4是一个本发明所涵盖闪光灯电容充电方法的流程图。
在步骤S40中，一个闪光灯电容经由离子化的闪光灯泡放电产生闪光。
在步骤S41中，侦测出一个在闪光灯电容上的电压。
在步骤S42中，由于测得电压低于一个第一参考电压，发出一个第一输出信号。为反应第一输出电压的发出，在充电信号被发出且开始充电闪光灯电容，而测得电压因而升高。
在步骤S43中，当测得电压高于第一参考电压，第一输出信号被取消。因为再充电信号被发出且已被闩住，电容继续充电且测得电压持续上升。
在步骤S44中，一个第二输出信号因为测得电压高于一个第二参考电压而发出。为反应第二输出电压的发出，再充电信号被取消来终止对闪光灯电容的充电。
在步骤S45中，测得电压因为电容漏电流开始降低。第二输出信号在测得电压落到低于第二参考电压时取消；此时因为再充电信号已经发出而且被闩住，所以测得电压继续下降。
在步骤S46中，第一输出信号再一次被发出，因为测得电压再一次低于第一参考电压。由于反应第一输出信号的发出，再充电信号也再一次发出，所以再充电电容开始充电。
在步骤S47中，一个脚位被提供来接到一个电阻元件。第一参考电压是可调并且由所接的电阻元件所决定。
总而言之，本发明提供一种方法及元件使用一个可调的再充电临界电压对闪光灯电容作充电的方法。该充电再充电电路设计成让集成电路有一个脚位可以外接一个电阻元件来决定充电的临界电压。如此一来，闪光灯及照相机的设计者可以轻易地将想要的充电临界电压值调定，甚至可以由使用者手动或微处理器自动对电流限制值作设定。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
附图中符号的简单说明如下112、114绕组极性标示120电源传送电路122电压增高变压器124晶体管126闩130适应工作期间的线路131第一开关电阻132工作期间比较器133工作期间参考电压134工作期间交点135适应不工作期间的线路136第二开关电阻137不工作期间比较器138不工作期间参考电压142开关晶体管144闪光灯电容20输入源C1电容D1超快二极管21电源增高变压器22集成电路23闪光灯电容
24分压线路25可变电阻元件VIN、VFB、ADJ、SWITCH、VHYST、DONE信号名称GND地电压221、222比较器223分压器224闩225开关2241至2244反相器2245、2246开关M1、M2晶体管R1至R5电阻L-set、OUT1、OUT2信号名称VBG参考电压值
权利要求
1.一种闪光灯电容充电控制方法，其特征在于所述对闪光灯电容的充电作控制的方法包含侦测一个来自于闪光灯电容的电压；当该测得电压低于一个第一参考电压时发出并闩住一个再充电信号；当该测得电压高出一个第二参考电压时取消并闩住前述再充电信号；在该再充电信号发出时对闪光灯电容充电；以及提供一个脚位以连接决定前述第一参考电压的电阻元件。
2.如权利要求1所述闪光灯电容充电控制方法，其特征在于所述对闪光灯电容的充电作控制的方法进一步包含下列步骤分别在当该测得电压低于及高于前述第一参考电压时发出及取消一个第一输出信号；分别在当该测得电压高于及低于前述第二参考电压时发出及取消一个第二输出信号；当前述第一输出信号发出时发出再充电信号，直到前述第二输出信号发出时为止；以及当该第二输出信号发出时取消再充电信号，直到该第一输出信号发出时为止。
3.一种闪光灯电容充电控制装置，与一个微处理器一起使用，其特征在于所述闪光灯电容充电控制装置包含一个变压器，当一个再充电信号产生时接收一个一次侧输入电压来产生一个二次侧输出电压在闪光灯电容上；以及一个再充电控制装置，其侦测一个来自于闪光灯电容的电压，当该测得电压低于一个第一参考电压时发出并闩住前述再充电信号，而且当该测得电压高出一个第二参考电压时取消并闩住该再充电信号；其中该第一参考电压的值是由前述微处理器所决定。
4.如权利要求3所述闪光灯电容充电控制装置，其特征在于所述再充电控制装置包含一个第一比较器，分别当测得电压低于及高于前述第一参考电压时发出及取消一个第一输出信号；一个第二比较器，分别当测得电压高于及低于前述第二参考电压时发出及取消一个第二输出信号；以及一个闩，在当该第一输出信号发出时，直到该第二输出信号发出时为止发出再充电信号，并且在当该第二输出信号发出之时，直到该第一输出信号发出时为止取消再充电信号。
5.如权利要求4所述闪光灯电容充电控制装置，其特征在于所述第一比较器包含一个分压器，由一个第一电阻及一个第二电阻串接而成，并接收前述一次侧输入电压并由其分压产生前述第一参考电压；以及一个比较器，其正输入端接收第一参考电压且其负输入端接收前述测得电压，并由输出端输出该第一输出信号；其中，第一电阻及第二电阻其中之一是可以调整的。
6.如权利要求4所述闪光灯电容充电控制装置，其特征在于所述第二比较器包含一个分压器，由一个第一电阻及一个第二电阻串接而成，并接收前述一次侧输入电压并由其分压产生前述第二参考电压；以及一个比较器，其正输入端接收第二参考电压且其负输入端接收前述测得电压，并由输出端输出第二输出信号。
7.如权利要求4所述闪光灯电容充电控制装置，其特征在于所述闩包含一个第一以及一个第二反相器，其中该第一反相器的输入及输出端分别接到该第二反相器的输出及输入端；一个第三反相器，其输入接到该第二反相器的输出并且输出端输出前述再充电信号；一个第一开关，其接到该第一反相器的输入端及地电压之间，并分别在前述第一输出信号发出及取消时接通及切断；以及一个第二开关，其接到该第二反相器的输入端及地电压之间，并分别在前述第二输出信号发出及取消时接通及切断。
8.如权利要求7所述闪光灯电容充电控制装置，其特征在于所述的第一、第二以及第三反相器分别包含一个晶体管，其集电极当作输出且其发射极接到地电压；一个电流源接到该晶体管的集电极；以及一个电阻，其一端当作输入且其另一端接到该晶体管的基极。
9.如权利要求7所述闪光灯电容充电控制装置，其特征在于所述的第一以及第二开关分别为一个晶体管。
10.如权利要求3所述闪光灯电容充电控制装置，其特征在于所述闪光灯电容的充电装置进一步包含一个分压器与闪光灯电容并联相接，该分压器由一个第一以及一个第二电阻串接而成，并将来自于闪光灯电容两端的电压差分压产生前述测得电压。
11.一个对闪光灯电容作再充电控制的集成电路，其特征在于所述对闪光灯电容作再充电控制的集成电路包含第一、第二、第三以及第四脚位，分别接到一个地电压、一个一次侧输入电压、一个从闪光灯电容侦测到的电压以及一个电阻元件；一个第一比较线路包含一个第一比较器，其正输入及负输入分别接到第四及第三脚位；以及一个电阻接在第二及第四脚位之间；一个第二比较线路包含一个分压器接到第一及第二脚位之间；以及一个第二比较器其正输入及负输入分别接到第三脚位以及前述分压器的输出；一个闩包含一个第一及一个第二反相器，其中该第一反相器的输入及输出端分别接到该第二反相器的输出及输入端；一个第三反相器，其输入端接到该第二反相器的输出端且其输出端产生再充电信号；一个第一开关接到该第一反相器的输入端及第一脚位之间；以及一个第二开关接到该第二反相器的输入端及第一脚位之间。
12.如权利要求11所述对闪光灯电容作再充电控制的集成电路，其特征在于所述的第一、第二以及第三反相器分别包含一个晶体管，其集电极当作输出且其发射极接到地电压；一个接到晶体管集电极的电流源；以及一个电阻，其一端当作输入且其另一端接到该晶体管的基极。
13.如权利要求11所述对闪光灯电容作再充电控制的集成电路，其特征在于所述第一以及第二开关分别为一个晶体管。
14.如权利要求11所述对闪光灯电容作再充电控制的集成电路，其特征在于所述对闪光灯电容作再充电控制的集成电路进一步包含一个第五脚位连接到电压器的一次侧；以及一个由前述第三反相器输出的该再充电信号所控制的电流源，其接在第五及第一脚位之间。
全文摘要
本发明涉及闪光灯电容充电控制方法和装置及其应用，包含侦测一个在闪光灯电容上的电压；当测得电压低于一个第一参考电压时发出然后闩住一个再充电信号；当测得电压高过于一个第二参考电压时收回并闩住再充电信号；当再充电信号发出时对闪光灯电容充电；并提供一个脚位接到一个决定第一参考电压的电阻元件。本发明提供一种使用一个可调的再充电临界电压对闪光灯电容充电进行控制的方法。该充电再充电电路的设计使得集成电路有一个脚位可以外接一个电阻元件来决定充电的临界电压。如此一来，闪光灯及照相机的设计者可以轻易地将想要的充电临界电压值调定，甚至可以由使用者手动或微处理器自动对电流限制值作设定。
文档编号H05B37/02GK1787328SQ20041009696
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月8日 优先权日2004年12月8日
发明者虞造林 申请人:裕邦科技股份有限公司