隨著電子設備尺寸的縮小，它們內部的電路也必須這樣做。這種產品小型化的趨勢在所有行業中都很明顯，并為負責在空間受限的設計中安裝解決方案的工程師帶來了新的設計挑戰。

為了滿足對緊湊型電子設備日益嚴格的尺寸要求，集成電路（IC）設計人員將外部元件引入其器件內部，以最大限度地減少外部元件數量。在構建任何電子設備所需的各種電路中，DC-DC轉換器的尺寸縮小與無處不在（一切都需要電源）一樣具有挑戰性，因為電源設計人員經常面臨這樣一個現實，即縮小解決方案尺寸通常會對性能產生負面影響。

例如，節省大量PCB空間的一種方法是使用單片DC-DC轉換器，該轉換器在IC封裝中集成了精心挑選的電源開關器件，從而將所需的外部元件減少到幾個無源器件。在許多情況下，與外部電源開關控制器設計相比，由此產生的緊湊設計帶來了不希望的結果，即在更小的空間內增加功率損耗，從而產生更高的溫升。選擇合適的單片DC-DC轉換器對于設計緊湊高效的電源系統至關重要，以避免產生有問題的熱量水平。

2 MHz、單芯片、4開關降壓-升壓DC-DC轉換器和LED驅動器

LT3942是ADI公司最通用的單片式降壓-升壓型穩壓器IC之一。這款升壓/降壓轉換器滿足了在不犧牲性能的情況下創建靈活緊湊的DC-DC轉換器解決方案的挑戰。LT3942將四個40 V/2 A電源開關、兩個柵極驅動器自舉二極管及其所有控制和驅動器電路集成到一個小型4 mm×5 mm QFN封裝中。由于能夠在高達2 MHz的開關頻率下工作，因此外部元件尺寸保持在最低限度，從而節省了PCB空間，并為任何DC-DC轉換器提供了高帶寬操作。

LT3942 采用與 LT8390A / LT8391A 系列降壓-升壓型控制器 IC 相同的峰值電流模式控制方案，并表現出 2 開關升壓 （升壓）、4 開關降壓-升壓 （升壓 / 降壓） 和 2 開關降壓 （降壓） 工作模式之間的無縫轉換。轉換器觀察并比較其輸入和輸出電壓，以確定正確的工作模式。作為光伏的比例在：光伏外改變并強制轉換器轉換為模式，LT3942 在智能地在開關對之間切換控制的同時保持穩壓。

除了調節各種PV的輸出電壓在：光伏外結合組合，LT3942 還可配置為調節輸入或輸出電流，以用于恒定電流調節應用。來自ISMON引腳的電流監控反饋提供與測量電流成比例的緩沖電壓輸出，允許連接的電路檢查測量的電流水平。這種調節電流或電壓的能力使得 LT3942 非常適合用作 LED 驅動器、緊湊型電池充電器、微型太陽能電池板供電型轉換器或通用穩壓器。

14 V、1 A LED 驅動器

圖1示出了一款基于LT3942的緊湊型LED驅動器的完整評估電路。該解決方案能夠為串聯連接的四個（高達 14 V）白光 LED 串提供 1 A 電流。最大功率輸出輸入電壓范圍為7 V至36 V，電流降低至4 V，非常適合非穩壓汽車輸入電源。該解決方案中的LT3942以2 MHz開關頻率工作，支持使用相對較小的電感器和電容器。結果是，整個LED驅動器解決方案適合15 mm×15 mm的PCB基底面，所有元件都放置在電路板的一側，包括IC。

圖1.這款基于 LT3942 的演示電路 （DC2404A） 展示了一款高性能、緊湊型 DC-DC 穩壓器解決方案，專門用于本例中驅動 LED。

該解決方案還具有高帶寬操作，允許快速調整輸出電流。在降壓操作時，LT3942 使用外部 PWM 源以 100 Hz 的無閃爍頻率對 LED 進行調光，從而實現高達 5000：1 的調光比。如果一個外部 PWM 電源不可用，則還可以利用其內部 PWM 調光功能對 LT3942 進行調光。內部調光提供高達 128：1 的調光，無需任何外部 PWM 信號源，只需一個電阻器即可設置調光頻率，并需要一個直流電壓來控制輸出電流的占空比。與大多數線性? LED 驅動器一樣，LT3942 還具有模擬調光功能，方法是在 CTRL 引腳上施加一個直流電壓以實現高達 20：1 的模擬調光。模擬和PWM調光可以結合使用，以實現比單獨使用任何一種方法更高的有效調光比。

擴頻頻率調制可降低 EMI 峰值

為了幫助創建一個低噪聲 DC-DC 轉換器系統，LT3942 包括一種可選的擴頻頻率調制 （SSFM） 功能。使能時，SSFM 掃描由 RT 電阻設定的值之間的開關頻率，以及高達 25% 的額外開關頻率。這種掃蕩作用可分散在寬頻譜頻率上切換引起的輻射，而不是將這些輻射集中到窄帶中，從而總體上降低EMI峰值。當與輸入和輸出EMI濾波器結合使用時，SSFM可以幫助降低寬頻率范圍內的EMI，從而更容易設計符合輻射標準的系統。

12 V、1 A 穩壓器

LT3942 不限于驅動 LED。它是一款功能強大的緊湊型穩壓器，非常適合解決從寬范圍、非穩壓電源產生穩定輸出的問題。圖4所示的12 V、1 A穩壓器設計與圖2所示的14 W LED驅動器解決方案類似，只是進行了一些小的修改。與LED驅動器應用一樣，穩壓器可以在寬輸入電壓范圍內保持輸出調節，提供低至7 V的全輸出功率，并在降低輸出功率的情況下保持低至4 V的運行。

圖2.DC2404A 利用 LT3942 創建緊湊型 14 W LED 驅動器應用，能夠在寬輸入范圍內提供穩定的輸出電流。

圖3.LT3942 的高帶寬操作有助于為具有寬動態亮度范圍的 LED 照明應用實現高比率 PWM 調光。移除 EMI 濾波器后，DC2404A 在 120 Hz 時可實現高達 4000：1 的調光，在 100 Hz 時可實現高達 5000：1 的調光。

圖4中的效率曲線顯示，即使在2 MHz開關頻率下工作時，LT3942 12 V穩壓器也擁有接近95%的令人印象深刻的峰值效率，其大部分輸入電壓范圍的效率為85%及以上。即使以總輸出功率的十分之一為其輸出供電，也能保持超過 80% 的效率，這表明其在輕負載條件下能夠高效運行。

（a）. 輸入電壓效率掃描。

（b）. 負載電流效率掃描。

圖4.LT3942配置為12 W穩壓器，在寬輸入范圍內表現出出色的線路和負載效率特性。

LT3942 的電流檢測和控制功能面向 LED 調光控制，但它在需要電壓調節和電流控制的其他情況下表現良好。當在輸出端配置檢測電阻器時，LT3942 可輕松配置為充當一個緊湊的恒定電流、恒定電壓電池充電器。對于具有嚴格輸入電流限制的應用，例如由小型電池、電容器組或光伏電池供電的電路，檢測電阻可以移動到穩壓器的輸入側，從而為系統提供輸入電流限制以及監控。LT3942 可從 CC 模式無縫轉換至 CV 模式 （反之亦然），從而確保始終調節輸入和 / 或輸出。

汽車順序轉向信號燈和裝飾照明

在較新的豪華和高性能汽車上常見的動畫順序轉向信號燈正在迅速普及，取代了傳統的閃光燈式指示燈。順序轉向信號的早期實現使用多個降壓轉換器或線性穩壓器為轉向信號簇中的LED供電，導致解決方案復雜、效率相對低下且過大，極大地限制了可能的照明設計領域。將所需功率IC的數量減少到一個高效的器件是擴大照明設計師選擇范圍的明顯方法。

單個轉換器解決方案要求器件能夠在各種 LED 組合（因此，照明設計中出現串電壓）之間保持輸出調節：從每個 LED 亮起，到單個 LED 亮起，再到介于兩者之間的所有其他組合。當動畫燈通過連接的LED的配置時，輸入電壓可以高于、低于或等于輸出電壓。這種類型的應用需要一個升壓/降壓轉換器，該轉換器可以智能地選擇并在工作模式之間無縫轉換，同時保持輸出調節。LT3942 的降壓-升壓型拓撲和高帶寬操作使其能夠輕松導航這些變化而不會產生毛刺。

圖5所示的順序轉向信號設計使用LT3942從汽車電池以330 mA電流為8個LED供電，并選擇為琥珀色LED串供電（用于轉向信號操作）或白色燈串（用于日間行車燈或前照燈/尾燈設計中使用的其他裝飾照明）。

圖5.在順序轉向信號應用中，LED 一次一個亮起，迫使 DC-DC 轉換器快速調整以適應新的光伏在：光伏外組合。這對于 LT3942 來說沒有問題，它在順序匝數模式期間從升壓操作無縫轉換到降壓-升壓操作，從而確保在各種模式上調節 LED 電流。

微控制器充當用戶輸入的轉向信號和照明系統之間的接口。這使照明設計師（或最終用戶，如果需要）可以完全控制執行 LED 動畫順序開啟所需的所有時間和信號，并控制在任何給定時間為哪種顏色的 LED 串供電。

在此設計中，在順序導通模式期間，轉向信號燈 LED 一次一個地引入串以產生轉向信號。當 LED 由微控制器添加到燈串中時，LT3942 保持對輸出電流的調節以實現一致的光亮度。在所有 LED 均亮起后，LT3942 停止開關操作，輸出電壓被耗盡，以將轉換器設置為下一個順序導通周期。當不使用轉向信號時，微控制器重新連接微調照明LED串并繼續等待轉向信號用戶輸入，將兩種照明功能組合到單個LED驅動器解決方案中。

總結

電子設備繼續迫使工程師尋求更小的集成設備，以滿足日益有限的空間要求。LT?3942 單片式降壓-升壓型轉換器和 LED 驅動器通過集成許多節省空間的功能而不影響性能，解決了空間受限的電氣設計問題。其單芯片設計和 2 MHz 開關頻率操作縮小了解決方案尺寸，使其能夠擠入狹窄的 PCB 設計中。它具有高度的靈活性，能夠同時用作恒流和恒壓穩壓器，使其適合各種應用。

對于需要低噪聲電源以滿足嚴格 EMI 要求的設計，LT3942 的 SSFM 功能有助于降低傳導和輻射發射，其方便的 IC 封裝引出腳配置可實現緊湊的開關熱回路。這些特性加上寬輸入范圍，簡化了設計人員在面對緊湊電源要求時的工作。

審核編輯：郭婷