微型硬盤驅動器是一種流行的存儲介質，用于存放在最新便攜式電子設備中的 MP3 音樂文件、數碼照片和其他數據。同樣，鋰離子電池在這些相同的設備中也很受歡迎，這帶來了一個小問題，因為迷你磁盤驅動器通常需要3.3V電源，這正好處于鋰離子電池工作范圍（3.0V至4.2V）的中間。這就要求轉換器既能使充滿電的鋰離子電池降壓，又能在放電至3.3V以下時將同一電池升壓。

LTC?3442 是一款 1.2A 降壓-升壓型轉換器，非常適合微型磁盤驅動器應用，當然也適用于其他降壓-升壓型應用。LTC3442 以 95% 的效率延長了電池壽命，并采用其 3mm × 4mm DFN 封裝適合狹小空間。它以以前的LTC降壓-升壓產品為基礎，增加了可編程自動突發模式操作、開關頻率和平均輸入電流限制。

特征

LTC3442 降壓-升壓型轉換器采用與 LTC3440 和 LTC3441 相同的固定頻率、四開關架構，因而允許其使用單個電感器來調節輸出電壓，其輸入電壓可大于或小于輸出。這為鋰離子至3.3V應用提供了出色的解決方案，與SEPIC設計相比，具有更高的效率、更小的尺寸和更低的成本。可編程自動突發模式操作使轉換器無需外部干預即可更改工作模式，從而在便攜式應用中獲得最佳效率。從固定頻率 PWM 模式到突發模式操作的轉換點可通過單個電阻輕松設置。此外，可編程平均輸入電流限制允許用戶限制從電源汲取的電流。此功能在允許電流消耗限制為最大500mA的USB應用中非常有用。四個內部 100mΩ MOSFET 開關即使在高達 3A 的峰值電流下也能提供高效率。可編程開關頻率和軟啟動為許多不同的應用提供了靈活性。輸出斷開，可防止 V 之間出現任何不需要的電流流動在和 V外在正常工作或關斷期間，是 4 開關架構的固有特性。

具有自動突發模式操作的 4W、鋰離子至 3.3V 轉換器非常適合動態負載應用

典型的鋰離子至3.3V應用電路如圖1所示。它提供高效、穩壓良好的 3.3V 輸出功率，電流高達 1.2A，紋波非常低，即使電池電壓從 4.2V 到低于 3V 的變化也是如此。自動突發模式功能使其即使在負載變得非常輕時也能保持高效率。這非常適合便攜式設備中的微型磁盤驅動器等應用，這些應用在啟動期間需要高達一安培的電流，在讀寫周期中需要幾百毫安的電流，但在空閑時間或設備進入睡眠狀態時需要的電流要小得多。圖2顯示了轉換器效率，峰值為95%。當輸入電壓降至3.3V以下時保持穩壓，可以使用電池中的所有能量。它還允許轉換器在負載瞬變期間保持穩壓，此時電池ESR可能導致輸入電壓暫時降至3.3V以下。相反，當電池電壓接近或降至3.3V以下時，降壓型設計會失去輸出調節。

圖1.鋰離子至 3.3V 轉換器提供 1.2A 電流，并具有自動突發模式操作。

圖2.圖1中轉換器的效率與負載的關系。

自動突發模式操作允許轉換器隨著負載電流的變化而改變工作模式，從而保持高效率，而無需主機發出任何命令。通過鏡像一小部分輸出電流并將其平均在BURST引腳上，產生與平均負載電流成比例的電壓。當該電壓超過1.12V的內部門限時，轉換器工作在固定頻率模式。當突發電壓降至0.88V門限以下時，轉換器轉換到突發模式操作。因此，提高突發引腳上的電阻值會降低進入突發模式時的負載電流（不建議使用高于 250K 的值）。（請注意，主機可以隨時手動控制工作模式，方法是將突發引腳驅動在這些閾值以上或以下。

LTC3442 的另一個特性是自適應保持電路，該電路可在突發模式操作期間將 VC 引腳和補償網絡充電至正確的電壓，以實現平穩轉換回固定頻率操作。圖3顯示了轉換器根據負載增加自動從突發模式操作切換到固定頻率模式時的輸出電壓。如果需要，可以通過將突發引腳驅動為高電平（用于固定頻率操作）或低電平（用于突發模式操作）來強制工作模式。

圖3.突發模式操作和固定頻率操作之間自動轉換期間的輸出電壓。

1MHz USB 至 5V 轉換器，具有平均輸入電流限制

越來越多的便攜式電子設備和計算機外圍設備使用USB電源運行。雖然這對用戶來說很方便，但它給USB供電設備的設計人員帶來了一些挑戰。主機的穩壓器容差，加上總線供電集線器和USB電纜中的壓降，導致USB電纜末端的5V調節不良，從4.35V到5.25V不等（瞬態低至4.0V）。圖 4 示出了一款扁平 （1.2mm）、USB 至 5V 轉換器，該轉換器采用 LTC3442 來實現高功率總線供電型功能。它接受穩壓不良的 USB 輸入，并提供 5V 和 2% 調節和小于 20mV 的電壓P–P脈動。圖5顯示了該電路在線路和負載瞬變期間保持嚴格穩壓的能力。在本例中，階躍負載導致USB供電電流增加400mA，導致USB輸入電壓下降600mV，而V外僅表現出60mV干擾。

圖4.具有平均輸入電流限制的 5V 轉換器，適用于 USB 應用。

圖5.圖4中USB轉換器的階躍負載調節。

轉換器效率在92MHz時高達1%，如圖6所示。請注意，在本例中，突發引腳被拉高以實現固定頻率操作。

圖6.圖5中4V USB轉換器的效率與負載的關系。

對USB總線用戶的限制之一是最大允許電流消耗為500mA。為了保證不超過此限制，USB供電的解決方案通常采用額外的限流電路，從而增加尺寸和成本。LTC3442 通過包括一個可編程平均輸入電流限值解決了這一問題，該限值的工作原理是鏡像輸入電流的一小部分，并使用一個外部 RC 網絡在 RLIM 引腳上將其平均。RLIM電壓也連接到一個具有1V基準的內部放大器。當RLIM電壓達到1V時，放大器箝位VC引腳，根據需要降低輸出電壓，以防止輸入電流進一步增加。在圖4示例中，發生過載時，輸入電流被限制在500mA以下。電流限制響應時間由RLIM引腳上的濾波電容設定。圖7顯示了電路對過載的響應，V為V外像我一樣下降外增加，USB 輸入電流被鉗位至 0.5A。

圖7.USB轉換器的輸入電流限制過載響應。

在此應用中，需要肖特基二極管來限制開關節點上的峰值電壓，并提供小幅的效率改進。請注意，由于二極管是背靠背的，因此 LTC3442 的輸出斷接功能得以保持。首次連接電纜時，與輸入濾波電容器串聯的電阻可抑制輸入電容器與USB電纜電感諧振引起的任何振蕩或過沖。僅當使用陶瓷輸入電容器時，才需要此阻尼電阻。使用鉭電容器時，電容器的ESR提供阻尼，無需外部電阻。

高效率、恒流白光LED驅動器

大電流白光LED正被用于許多新應用，包括手機攝像頭的閃光燈。這些應用需要小型、高效率的解決方案，能夠提供穩定的LED電流，可能需要設置在幾百毫安到超過1A的任意位置，同時由鋰離子電池供電。對于典型的白光LED電壓范圍為3V至4V，需要降壓-升壓轉換器來最大限度地延長鋰離子電池的使用壽命。

大多數 LED 驅動器必須使用電流檢測電阻來調節 LED 電流。這種方法會降低效率，并需要增加電路板空間，因為電阻的尺寸必須能夠處理LED中的高峰值電流。圖 8 顯示了針對此應用的獨特解決方案，其中 LTC3442 配置為一個固定頻率恒定電流源。通過利用 BURST 引腳上的輸出電流鏡（通常用于自動突發模式操作），無需電流檢測電阻。在此應用中，反饋環路在檢測的平均輸出電流而不是輸出電壓上閉合。通過基本無損電流檢測，可實現94%的效率，如圖9所示。通過改變 BURST 引腳上的電阻，可以輕松設置或快速更改 LED 電流，就像在脈沖閃光燈中一樣。它也可以通過關斷輸入打開和關閉。圖10顯示了閃存應用中對脈沖輸入的響應。整個解決方案只有2mm高。

圖8.適用于鋰離子電池供電應用的恒流白光 LED 驅動器。

圖9.圖8所示大電流LED驅動器的效率與負載的關系。

圖 10.圖8中LED恒流驅動器在閃光燈應用中的階躍響應。

該電路還具有過壓保護功能，可在 LED 電流路徑開路時防止輸出電壓過高。通過將 RLIM 引腳連接到 V 上的電阻分壓器外，RLIM 輸入用作具有 1.0V 基準的過壓比較器。將RLIM提升到1.0V以上會下拉VC引腳，從而限制輸出電壓。通過使分壓電阻的值相對較小，輸入電流鏡向RLIM提供的電流對過壓閾值的影響可以忽略不計。

結論

凌力爾特的 LTC3442 同步降壓-升壓型轉換器具有自動突發模式操作和可編程輸入電流限制功能，簡化了各種應用中的系統電源設計。降壓-升壓架構和 100mΩ 內部開關提供具有高電流能力的穩健、高效率解決方案，而自動突發模式功能可最大限度地延長負載要求變化很大的便攜式鋰離子電池供電設備的運行時間。可編程軟起動和開關頻率以及外部補償使 LTC3442 成為一種非常靈活的解決方案。3mm × 4mm DFN 封裝的高集成度，以及使用扁平電感器和全陶瓷電容器在超過 1MHz 的速率下高效工作的能力，有助于設計人員節省寶貴的電路板空間，并滿足當今微型便攜式應用的嚴格高度要求。

審核編輯：郭婷