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，這為工程師在空間受限的設(shè)計中完成合適的解決方案帶來了新的設(shè)計難題。

　　為了滿足緊湊型電子設(shè)備日益嚴格的尺寸要求，集成電路(IC)設(shè)計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，因為它們無處不在（所有設(shè)備都需要電源），電源設(shè)計人員通常會面臨這樣一個現(xiàn)實，即縮小解決方案尺寸往往會對性能產(chǎn)生負面影響。

　　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)過精心選擇的電源開關(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源器件。在許多情況下，與外部電源開關(guān)控制器設(shè)計相比，緊湊型設(shè)計  終會帶來不需要的結(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)換器對于設(shè)計緊湊高效的電源系統(tǒng)至關(guān)重要。

　　2 MHz 單芯片 4 開關(guān)降壓 - 升壓 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和 LED 驅(qū)動器

　　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)對在創(chuàng)建靈活緊湊的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器解決方案的同時不會犧牲性能的挑戰(zhàn)。LT3942 將四個 40 V/2 A 電源開關(guān)、兩個柵極驅(qū)動器自舉二極管及其所有的控制和驅(qū)動器電路集成到一個 4 mm × 5 mm 小型 QFN 封裝中。由于具有高達 2 MHz 工作開關(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 開關(guān)升壓、4 開關(guān)降壓 - 升壓（升壓 - 降壓）和 2 開關(guān)降壓工作模式之間無縫轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換器監(jiān)測并比較其輸入和輸出電壓，以確定正確的工作模式。當 PVIN:PVOUT 的比率發(fā)生變化并迫使轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換模式時，LT3942 保持穩(wěn)壓作用，同時可以在開關(guān)對之間智能切換控制。

　　除了通過多種 PVIN:PVOUT 組合來調(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。來自 ISMON 引腳的電流監(jiān)控反饋提供了一個與實測電流成比例的緩沖電壓輸出，從而允許連接的電路監(jiān)控實測的電流水平。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)動器、緊湊型電池充電器、微型太陽能電池板供電的轉(zhuǎn)換器或通用穩(wěn)壓器。

　　14 V、1 A LED 驅(qū)動器

　顯示了基于 LT3942 的緊湊型 LED 驅(qū)動器的完整評估電路。該解決方案能夠為四個（   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 的工作開關(guān)頻率為 2 MHz，因此可以使用相對較小的電感和電容。所以完整的 LED 驅(qū)動器解決方案適合 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。當在降壓模式下工作時，LT3942 使用外部 PWM 源對 LED 進行 100 Hz 無閃爍調(diào)光，從而實現(xiàn)高達 5000:1 的調(diào)光比。

　　如果沒有外部 PWM 源，也可以使用其內(nèi)部 PWM 調(diào)光功能實現(xiàn) LT3942 調(diào)光。內(nèi)部調(diào)光提供高達 128:1 的調(diào)光功能，無需任何外部 PWM 信號源，僅需一個電阻即可設(shè)置調(diào)光頻率，以及一個直流電壓來控制輸出電流的占空比。與大多數(shù) Power by Linear?的 LED 驅(qū)動器一樣，LT3942 還具有模擬調(diào)光功能，通過在 CTRL 引腳上施加直流電壓可提供高達 20:1 的模擬調(diào)光。可以將模擬和 PWM 調(diào)光組合使用，以實現(xiàn)比單獨使用任何一種方法更高的有效調(diào)光比。

　　DC2404A 利用 LT3942 創(chuàng)建了一個緊湊型 14 W LED 驅(qū)動器應(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)用在寬動態(tài)亮度范圍內(nèi)實現(xiàn)高比率 PWM 調(diào)光。無需 EMI 濾波器，DC2404A 在 120 Hz 時可實現(xiàn)高達 4000:1 的調(diào)光，而在 100 Hz 時則可實現(xiàn)高達 5000:1 的調(diào)光。

　　展頻用于降低 EMI 峰值

　　為了幫助創(chuàng)建一個低噪聲 DC-DC 轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，LT3942 內(nèi)置一個可選展頻(SSFM)功能。SSFM 一旦啟用，會在由 RT 電阻設(shè)置的值至高達 25%的額外開關(guān)頻率之間掃描開關(guān)頻率。該掃描動作可以在寬頻譜范圍內(nèi)分散由開關(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，有助于降低寬頻率范圍內(nèi)的 EMI，從而更易于設(shè)計符合輻射標準的系統(tǒng)。

　　12 V、1 A 穩(wěn)壓器

　　LT3942 不只限于驅(qū)動 LED。它是一款功能強大的緊湊型穩(wěn)壓器，非常適合解決從寬范圍未穩(wěn)壓電源產(chǎn)生穩(wěn)定輸出的問題。圖 4 中所示的 12 V、1 A 穩(wěn)壓器設(shè)計與圖 2 中的 14 W LED 驅(qū)動器解決方案相似，但做了一些小改動。與 LED 驅(qū)動器應(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，即使工作開關(guān)頻率為 2 MHz 時，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載條件下仍可高效運行。

　　LT3942 的電流檢測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。將檢測電阻配置在輸出端時，可以很輕松地將 LT3942 配置用作緊湊型恒流、恒壓電池充電器。對于具有嚴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)和負載效率特性。

　　汽車順序點亮轉(zhuǎn)向信號和裝飾性照明

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

　　單個轉(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)計中會出現(xiàn)從所有 LED 點亮到單個 LED 點亮，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)。隨著動畫燈在連接的 LED 的各種配置中變化時，輸入電壓會高于、低于或等于輸出電壓。這種類型的應(yīng)用需要一個升壓 - 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縫轉(zhuǎn)換，同時維持輸出調(diào)節(jié)。LT3942 的降壓 - 升壓拓撲和高帶寬工作性能使它能夠輕松操縱這些變化而不會出現(xiàn)毛刺。

　　圖 5 所示的順序點亮轉(zhuǎn)向信號設(shè)計采用 LT3942 從汽車電池以 330 mA 電流為八個 LED 供電，并可選擇為一串琥珀色 LED（用于轉(zhuǎn)向信號燈操作）、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)計中）供電。

　　圖 5. 在順序點亮轉(zhuǎn)向信號應(yīng)用中，每次點亮一個 LED，從而迫使 DC-DC 轉(zhuǎn)換器迅速適應(yīng)新的 PVIN：PVOUT 組合。這對 LT3942 來說不是問題，因為它可在順序點亮轉(zhuǎn)向模式期間從升壓、降壓 - 升壓、降壓工作模式無縫轉(zhuǎn)換，從而確保在各種模式下維持穩(wěn)定的 LED 電流。

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

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

　　小結(jié)

　　電子設(shè)備迫使工程師不斷尋求更小的集成器件，以滿足日益增長的空間受限需求。LT3942 單芯片降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器和 LED 驅(qū)動器集成了眾多可節(jié)省空間的特性，以解決空間受限的電氣設(shè)計難題，同時不會犧牲性能。其單芯片設(shè)計和 2 MHz 的工作開關(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。

　　對于需要低噪聲電源以滿足嚴格 EMI 要求的設(shè)計，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 封裝引腳排列可實現(xiàn)緊湊的開關(guān)熱環(huán)路。這些特性以及寬輸入范圍，可在設(shè)計人員面臨緊湊型電源需求時，簡化他們的工作。