隨著電子設(shè)備尺寸不斷縮小，它們的內(nèi)部電路必須同步縮小。產(chǎn)品小型化成為各行各業(yè)的顯著發(fā)展趨勢(shì)，這為工程師在空間受限的設(shè)計(jì)中完成合適的解決方案帶來(lái)了新的設(shè)計(jì)難題。

　　為了滿足緊湊型電子設(shè)備日益嚴(yán)格的尺寸要求，集成電路(IC)設(shè)計(jì)人員將外部元件集成到器件內(nèi)部，以  地減少外部元件數(shù)量。在構(gòu)建所有電子設(shè)備所需的各種電路中，縮小 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的尺寸同樣極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗鼈儫o(wú)處不在（所有設(shè)備都需要電源），電源設(shè)計(jì)人員通常會(huì)面臨這樣一個(gè)現(xiàn)實(shí)，即縮小解決方案尺寸往往會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

　　例如，能顯著節(jié)省 PCB 面積的一種方法是采用單芯片 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過(guò)精心選擇的電源開(kāi)關(guān)器件集成到 IC 封裝之中，從而使所需外部元件減少為少量的無(wú)源器件。在許多情況下，與外部電源開(kāi)關(guān)控制器設(shè)計(jì)相比，緊湊型設(shè)計(jì)  終會(huì)帶來(lái)不需要的結(jié)果，即在更小的空間中增加了功率損耗，從而產(chǎn)生更高的溫升。為了避免產(chǎn)生的熱量水平造成困擾，選擇合適的單片式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器對(duì)于設(shè)計(jì)緊湊高效的電源系統(tǒng)至關(guān)重要。

　　2 MHz 單芯片 4 開(kāi)關(guān)降壓 - 升壓 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和 LED 驅(qū)動(dòng)器

　　LT3942 是 ADI 公司非常通用的單芯片降壓 - 升壓穩(wěn)壓器 IC 之一。該升壓 - 降壓轉(zhuǎn)換器能夠應(yīng)對(duì)在創(chuàng)建靈活緊湊的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器解決方案的同時(shí)不會(huì)犧牲性能的挑戰(zhàn)。LT3942 將四個(gè) 40 V/2 A 電源開(kāi)關(guān)、兩個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器自舉二極管及其所有的控制和驅(qū)動(dòng)器電路集成到一個(gè) 4 mm × 5 mm 小型 QFN 封裝中。由于具有高達(dá) 2 MHz 工作開(kāi)關(guān)頻率能力，因此可以  地減小外部元件的尺寸，節(jié)省 PCB 空間，同時(shí)為各種 DC-DC 轉(zhuǎn)換器提供了高帶寬工作性能。

　　LT3942 具有與 LT8390A/LT8391A 系列降壓 - 升壓控制器 IC 相同的峰值電流模式控制方案，并且能夠在 2 開(kāi)關(guān)升壓、4 開(kāi)關(guān)降壓 - 升壓（升壓 - 降壓）和 2 開(kāi)關(guān)降壓工作模式之間無(wú)縫轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換器監(jiān)測(cè)并比較其輸入和輸出電壓，以確定正確的工作模式。當(dāng) PVIN:PVOUT 的比率發(fā)生變化并迫使轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換模式時(shí)，LT3942 保持穩(wěn)壓作用，同時(shí)可以在開(kāi)關(guān)對(duì)之間智能切換控制。

　　除了通過(guò)多種 PVIN:PVOUT 組合來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓之外，LT3942 還可以配置為調(diào)節(jié)輸入或輸出電流，以用于恒定電流調(diào)節(jié)應(yīng)用。來(lái)自 ISMON 引腳的電流監(jiān)控反饋提供了一個(gè)與實(shí)測(cè)電流成比例的緩沖電壓輸出，從而允許連接的電路監(jiān)控實(shí)測(cè)的電流水平。這種調(diào)節(jié)電流或電壓的能力使 LT3942 非常適合用作 LED 驅(qū)動(dòng)器、緊湊型電池充電器、微型太陽(yáng)能電池板供電的轉(zhuǎn)換器或通用穩(wěn)壓器。

　　14 V、1 A LED 驅(qū)動(dòng)器

　顯示了基于 LT3942 的緊湊型 LED 驅(qū)動(dòng)器的完整評(píng)估電路。該解決方案能夠?yàn)樗膫€(gè)（   14 V）串聯(lián)的一串白光 LED 提供 1 A 電流。  功率輸出的輸入電壓范圍為 7 V 至 36 V，低工作電流時(shí)可降至 4 V，非常適合未穩(wěn)壓的汽車輸入電源。該解決方案中的 LT3942 的工作開(kāi)關(guān)頻率為 2 MHz，因此可以使用相對(duì)較小的電感和電容。所以完整的 LED 驅(qū)動(dòng)器解決方案適合 15 mm × 15mm 的 PCB 尺寸，所有元件都位于電路板的同一面（包括 IC）。

　　該解決方案還具有高帶寬工作性能，可以快速調(diào)節(jié)輸出電流。當(dāng)在降壓模式下工作時(shí)，LT3942 使用外部 PWM 源對(duì) LED 進(jìn)行 100 Hz 無(wú)閃爍調(diào)光，從而實(shí)現(xiàn)高達(dá) 5000:1 的調(diào)光比。

　　如果沒(méi)有外部 PWM 源，也可以使用其內(nèi)部 PWM 調(diào)光功能實(shí)現(xiàn) LT3942 調(diào)光。內(nèi)部調(diào)光提供高達(dá) 128:1 的調(diào)光功能，無(wú)需任何外部 PWM 信號(hào)源，僅需一個(gè)電阻即可設(shè)置調(diào)光頻率，以及一個(gè)直流電壓來(lái)控制輸出電流的占空比。與大多數(shù) Power by Linear?的 LED 驅(qū)動(dòng)器一樣，LT3942 還具有模擬調(diào)光功能，通過(guò)在 CTRL 引腳上施加直流電壓可提供高達(dá) 20:1 的模擬調(diào)光?？梢詫⒛M和 PWM 調(diào)光組合使用，以實(shí)現(xiàn)比單獨(dú)使用任何一種方法更高的有效調(diào)光比。

　　DC2404A 利用 LT3942 創(chuàng)建了一個(gè)緊湊型 14 W LED 驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用，可在寬輸入范圍提供穩(wěn)定的輸出電流。

　.LT3942 的高帶寬工作性能有助于 LED 照明應(yīng)用在寬動(dòng)態(tài)亮度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高比率 PWM 調(diào)光。無(wú)需 EMI 濾波器，DC2404A 在 120 Hz 時(shí)可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 4000:1 的調(diào)光，而在 100 Hz 時(shí)則可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 5000:1 的調(diào)光。

　　展頻用于降低 EMI 峰值

　　為了幫助創(chuàng)建一個(gè)低噪聲 DC-DC 轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，LT3942 內(nèi)置一個(gè)可選展頻(SSFM)功能。SSFM 一旦啟用，會(huì)在由 RT 電阻設(shè)置的值至高達(dá) 25%的額外開(kāi)關(guān)頻率之間掃描開(kāi)關(guān)頻率。該掃描動(dòng)作可以在寬頻譜范圍內(nèi)分散由開(kāi)關(guān)引起的輻射，而不是將這些輻射集中在窄帶中，從而降低整體的 EMI 峰值。SSFM 與輸入和輸出 EMI 濾波器結(jié)合使用時(shí)，有助于降低寬頻率范圍內(nèi)的 EMI，從而更易于設(shè)計(jì)符合輻射標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。

　　12 V、1 A 穩(wěn)壓器

　　LT3942 不只限于驅(qū)動(dòng) LED。它是一款功能強(qiáng)大的緊湊型穩(wěn)壓器，非常適合解決從寬范圍未穩(wěn)壓電源產(chǎn)生穩(wěn)定輸出的問(wèn)題。圖 4 中所示的 12 V、1 A 穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)與圖 2 中的 14 W LED 驅(qū)動(dòng)器解決方案相似，但做了一些小改動(dòng)。與 LED 驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用一樣，穩(wěn)壓器可以在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)維持輸出調(diào)節(jié)，可在電壓低至 7 V 的條件下提供全輸出功率，并在電壓低至 4 V 的條件下維持低輸出功率工作。

　　圖 4 中的效率曲線表明，即使工作開(kāi)關(guān)頻率為 2 MHz 時(shí)，LT3942 12 V 穩(wěn)壓器也具有接近 95%的出色峰值效率，而在其大多數(shù)輸入電壓范圍內(nèi)的效率為 85%或更高。即使以其總輸出功率的十分之一為其輸出供電，也可保持 80%以上的效率，這表明該器件在輕負(fù)載條件下仍可高效運(yùn)行。

　　LT3942 的電流檢測(cè)和控制特性使其不僅適合于 LED 調(diào)光控制，而且也能在需要電壓調(diào)節(jié)和電流控制的其他情況下出色地工作。將檢測(cè)電阻配置在輸出端時(shí)，可以很輕松地將 LT3942 配置用作緊湊型恒流、恒壓電池充電器。對(duì)于具有嚴(yán)格輸入電流限制的應(yīng)用，例如由小型電池、電容組或光伏電池供電的電路，可以將監(jiān)測(cè)電阻移至穩(wěn)壓器的輸入側(cè)，從而為系統(tǒng)提供輸入電流限制和監(jiān)控。LT3942 可從 CC 模式無(wú)縫轉(zhuǎn)換為 CV 模式（反之亦然），確保輸入和 / 或輸出始終穩(wěn)定。

　　圖 4. 配置為 12 W 穩(wěn)壓器的 LT3942 在寬輸入范圍內(nèi)具有出色的電壓調(diào)節(jié)和負(fù)載效率特性。

　　汽車順序點(diǎn)亮轉(zhuǎn)向信號(hào)和裝飾性照明

　　在新型豪車和高性能汽車上常見(jiàn)的動(dòng)畫(huà)式順序點(diǎn)亮轉(zhuǎn)向信號(hào)燈正在迅速普及，逐步取代傳統(tǒng)的閃爍式指示燈。早期的順序點(diǎn)亮轉(zhuǎn)向信號(hào)的實(shí)現(xiàn)采用多個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器或線性穩(wěn)壓器為轉(zhuǎn)向信號(hào)燈組中的 LED 供電，導(dǎo)致解決方案復(fù)雜、相對(duì)低效且過(guò)于龐大，極大地限制了照明設(shè)計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域。減少所需功率 IC 的數(shù)量，使用單個(gè)高效器件，是擴(kuò)大照明設(shè)計(jì)人員選擇范圍的明顯方式。

　　單個(gè)轉(zhuǎn)換器解決方案需要的器件能夠?qū)Ω鞣N LED 組合（照明設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)從所有 LED 點(diǎn)亮到單個(gè) LED 點(diǎn)亮，以及介于前兩者之間的各種其他組合）的串電壓維持輸出調(diào)節(jié)。隨著動(dòng)畫(huà)燈在連接的 LED 的各種配置中變化時(shí)，輸入電壓會(huì)高于、低于或等于輸出電壓。這種類型的應(yīng)用需要一個(gè)升壓 - 降壓轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可以智能地選擇工作模式并在工作模式之間無(wú)縫轉(zhuǎn)換，同時(shí)維持輸出調(diào)節(jié)。LT3942 的降壓 - 升壓拓?fù)浜透邘捁ぷ餍阅苁顾軌蜉p松操縱這些變化而不會(huì)出現(xiàn)毛刺。

　　圖 5 所示的順序點(diǎn)亮轉(zhuǎn)向信號(hào)設(shè)計(jì)采用 LT3942 從汽車電池以 330 mA 電流為八個(gè) LED 供電，并可選擇為一串琥珀色 LED（用于轉(zhuǎn)向信號(hào)燈操作）、一串白色 LED（用于日間行車燈）或其他裝飾性照明（用于前燈 / 尾燈設(shè)計(jì)中）供電。

　　圖 5. 在順序點(diǎn)亮轉(zhuǎn)向信號(hào)應(yīng)用中，每次點(diǎn)亮一個(gè) LED，從而迫使 DC-DC 轉(zhuǎn)換器迅速適應(yīng)新的 PVIN：PVOUT 組合。這對(duì) LT3942 來(lái)說(shuō)不是問(wèn)題，因?yàn)樗稍陧樞螯c(diǎn)亮轉(zhuǎn)向模式期間從升壓、降壓 - 升壓、降壓工作模式無(wú)縫轉(zhuǎn)換，從而確保在各種模式下維持穩(wěn)定的 LED 電流。

　　微控制器充當(dāng)用戶輸入的轉(zhuǎn)向信號(hào)與照明系統(tǒng)之間的接口。這使照明設(shè)計(jì)人員（或  終用戶，如果需要的話）能夠完全控制執(zhí)行 LED 動(dòng)畫(huà)順序點(diǎn)亮所需的所有時(shí)序和信號(hào)，并且可以控制在任何給定時(shí)間為哪種顏色的 LED 燈串供電。

　　在此設(shè)計(jì)中，在順序點(diǎn)亮模式期間，每次向燈串導(dǎo)入一個(gè)轉(zhuǎn)向信號(hào) LED，以產(chǎn)生轉(zhuǎn)向信號(hào)。當(dāng) LED 由微控制器添加到燈串時(shí)，LT3942 維持對(duì)輸出電流的調(diào)節(jié)，以保持一致的光亮度。在所有 LED 都點(diǎn)亮之后，LT3942 停止開(kāi)關(guān)操作，并拉低輸出電壓，使轉(zhuǎn)換器設(shè)置為下一個(gè)順序點(diǎn)亮周期做好準(zhǔn)備。當(dāng)轉(zhuǎn)向信號(hào)未使用時(shí)，微控制器重新連至裝飾照明 LED 串，并繼續(xù)等待轉(zhuǎn)向信號(hào)用戶輸入，這將兩種照明功能組合到一個(gè) LED 驅(qū)動(dòng)器解決方案中。

　　小結(jié)

　　電子設(shè)備迫使工程師不斷尋求更小的集成器件，以滿足日益增長(zhǎng)的空間受限需求。LT3942 單芯片降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器和 LED 驅(qū)動(dòng)器集成了眾多可節(jié)省空間的特性，以解決空間受限的電氣設(shè)計(jì)難題，同時(shí)不會(huì)犧牲性能。其單芯片設(shè)計(jì)和 2 MHz 的工作開(kāi)關(guān)頻率縮小了解決方案的尺寸，使其能夠適用于緊湊的 PCB 設(shè)計(jì)中。該器件具有高度靈活性，既可以用作恒流調(diào)節(jié)器，也可以用作恒壓調(diào)節(jié)器，適合各式各樣的應(yīng)用。

　　對(duì)于需要低噪聲電源以滿足嚴(yán)格 EMI 要求的設(shè)計(jì)，LT3942 的 SSFM 功能有助于降低傳導(dǎo)發(fā)射和電磁輻射騷擾，其便捷的 IC 封裝引腳排列可實(shí)現(xiàn)緊湊的開(kāi)關(guān)熱環(huán)路。這些特性以及寬輸入范圍，可在設(shè)計(jì)人員面臨緊湊型電源需求時(shí)，簡(jiǎn)化他們的工作。