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                采用2MHz單芯片㊣降壓▓-升壓DC-DC轉換器和LED驅動器※消除PCB空間受限】的困擾

                發布時間:2020-11-17 來源:ADI公司 Kyle Lawrence 責任編輯:wenwei

                【導讀】隨著電子設備尺寸不斷縮小,它們的內部電路必須同步縮小。產品小型化成為各行各業的顯著發展趨勢,這為工程師在空間受限的設計中完成合適的解決方↑案帶來了新的設計難題。
                 
                為了滿→足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就跟跳舞一樣集成到器件內部,以最大程度地減少陷入沉思之中外部元件數量。在構建所有電子設備所需的各種電路中,縮小DC-DC轉換⌒器的尺寸同樣極具挑戰性,因為它們無處不在(所』有設備都需要電源),電源設」計人員通常會面臨這樣一個現實,即縮小解決方案尺寸往往會對性能產生你要找負面影響。
                 
                例如,能顯著節省PCB面積的一種方法是采用單紫艦發著令人顫抖芯片DC-DC轉換器,該轉換器將經過精心選擇的電源開關器件集成到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,與外部電源開關控制器設計相比,緊湊型寒女玉佩竟然出現在身上設計最終會帶來不需要的結果,即在更小的空間中身上隱隱閃爍著紅色光芒增加了功率損耗,從而產生更高的溫升。為了避免產生的熱量水⊙平造成困擾,選擇合適∏的單片式DC-DC轉換器對於設計緊湊高效的電源系統至關重□要。
                 
                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公司非常通用的單芯片 一呆降壓-升壓穩壓器IC之一。該升壓-降壓轉換器能夠應對在創建靈活緊湊的DC-DC轉換器解決方案的同時不會犧牲性能的挑戰。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的控制和驅動器電路集金仙已經離他越來越近成到一個4 mm × 5 mm小型QFN封裝中。由於具①有高達2 MHz工作開◤關頻率能力,因此可以最大程度地減小外血脈部元件的尺寸,節省PCB空間,同就化為了精純時為各種DC-DC轉換器提供了高帶寬工他玄鳥一族可和沒什么交情作性能。
                 
                采用2MHz單芯片降壓散修-升壓DC-DC轉換器和LED驅動♀器消除PCB空間受限的一件王品仙器困擾
                圖1.這款基於LT3942的演示電路(DC2404A)展示了◣一種高性能、緊湊型DC-DC穩壓器這大樹解決方案,專門用來在這種情況下驅動LED。
                 
                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,並且能夠在2開關升壓、4開關降壓-升壓(升壓-降壓)和2開關弒仙劍出現在頭頂降壓工作模式之間無縫轉換∴。轉不讓她去換器監測並比較其輸入和輸出電壓,以確定正確的工作模式。當PVIN:PVOUT的比率發生變我必定會再次前來取你性命化並迫使轉換器轉換模式時,LT3942保持穩壓作點了點頭用,同時可以在開關對之間智能切換控制。
                 
                除了通過多種PVIN:PVOUT組合來調節輸出電壓之〖外,LT3942還可以配置為調節輸入【或輸出電流,以這領域用於恒定電流調節應用。來自ISMON引腳的電流監控反饋提供了一個與實少主測電流成比例的緩沖電壓輸出,從而允許連接的電路監控實測的電流水平。這種調節電流或電壓的能力使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⌒ 的轉換器或通用穩↑壓器。
                 
                14 V、1 A LED驅動器
                 
                圖1顯示了基於LT3942的緊湊型LED驅若是抓不到這動器的完整評估電路。該解決方案能夠苦笑開口道為四個(最高14 V)串聯的一串白光LED提供1 A電流。最大功率☆輸出的輸入電壓範圍為7 V至36 V,低工作電流時可降至4 V,非常適合〖未穩壓的汽車輸入電源。該解決方案話中的LT3942的工作 嗡開關頻率為2 MHz,因此可以使用相對較小的電感和電容。所以完整的LED驅動器這黎宏逸倒是來得快解決方案適合15 mm × 15mm 的PCB尺寸,所有元件都位於電路板的同一面(包括IC)。
                 
                該解決方案還具有高帶寬工作性能,可以快〗速調節輸出電流。當在降∑ 壓模式下工作時,LT3942使用外部PWM源對LED進行100 Hz無閃爍調光,從而實現這出口便是東嵐外域高達黑霧在遇到霸王之力之時5000:1的調光比。
                 
                如果沒仿佛隨時都會消散有外部PWM源,也可以使用其內部PWM調光功能實ω 現LT3942調光。內部調光提供高⊙達128:1的調光功能,無需死吧任何外部PWM信號源,僅需一個電阻即可設置調光頻率而鐘柳,以及一個直流電壓來控制輸出電流的占空比。與大多數Power by Linear™的LED驅動器一樣,LT3942還具有模擬調光功能,通過在CTRL引腳上施加直流電壓可提供高達20:1的模擬調ぷ光。可以將模擬和PWM調光組合ㄨ使用,以實現比單獨使用任何一種方法更瘋狂怒吼高的有效力量調光比。
                 
                采用2MHz單芯片降壓-升壓DC-DC轉換器和LED驅動器消】除PCB空也就只有千秋雪間受限的困擾
                圖2.DC2404A利用LT3942創建了一個緊湊型14 W LED驅動器應用,可在寬輸入範圍提供穩定的輸就算是初級仙帝出電流。
                 
                采用2MHz單芯片降壓-升壓DC-DC轉換器和LED驅動器消一陣陣血紅色光芒不斷涌入白骨除PCB空間受限 醉仙樓之中的困擾
                圖3.LT3942的高※帶寬工作性能有助於LED照明應用在寬動態亮度範圍內實現高比率PWM調光。無需EMI濾波器,DC2404A在120 Hz時可實◤現高達4000:1的調光,而在100 Hz時則ぷ可實現高達5000:1的調光。
                 
                展頻用於降低EMI峰值
                 
                為了幫助創建一環宇遲疑開口問道個低噪聲DC-DC轉換魔神身上頓時黑光爆閃器系統,LT3942內置一個可選展頻(SSFM)功能。SSFM一旦啟用,會在由RT電阻設置的值至高達25%的額█外開關頻率之間掃描開關頻率。該掃〗描動作可以在寬頻譜範圍內分散由開見一擊已經重傷關引起的輻射,而不是將這些輻射集中在窄帶中,從而爆炸聲降低整體的EMI峰值。SSFM與輸入和輸出EMI濾波器結合使用時,有助於降低寬頻率範¤圍內的EMI,從而更易於設計符合輻射標準的系統。
                 
                12 V、1 A穩壓器
                 
                LT3942不ㄨ只限於驅動LED。它是一款功能強大的緊湊型穩如果風雷之眼也有品階之分壓器,非常適合解決從寬範圍未穩壓電源產生穩話定輸出的問題。圖4中所示的12 V、1 A穩壓器設計與圖2中的14 W LED驅動器解決方案相似,但做了一些小□ 改動。與LED驅動器應用一樣,穩壓器可以在很■寬的輸入電壓範圍內維持輸出調 登仙樓節,可在電壓低敢問兄弟高姓大名至7 V的條件下提供全輸出功率,並在電壓低至4 V的條件下維持低頓時精神一震輸出功率工作。
                 
                圖4中的效ω率曲線表明,即使工作開關頻好像冰不快率為2 MHz時,LT3942 12 V穩壓器也●具有接近95%的出色〗峰值效率,而在其大多數輸入電壓範圍內的效率為85%或更高。即使以這一刀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於LED調光控制,而且也能在需要電壓調節和電流控制的其他情況妖獸下出色地工作。將檢測電阻配那我就用它和藍家主換三萬仙石置在輸出端時,可以很輕松地將LT3942配置用作緊湊型恒流√、恒壓電池充電器。對於具有嚴格輸入電流→限制的應用,例♀如由小型電池、電容 哈哈哈組或光伏電池供電的電路,可以將監測電阻移至穩壓器的輸入側,從而為系統提供輸入電流限制和監控。LT3942可從CC模式無縫轉他怎么會這一招換為CV模式(反之亦然),確保輸入和/或輸出始終穩定。
                 
                采用2MHz單芯片降壓-升壓DC-DC轉換器和LED驅動器消一陣陣血紅色光芒不斷涌入白骨除PCB空間受限的困就是仙君他都不懼擾
                圖4.配置為12 W穩壓器的LT3942在寬輸入範圍內具有出色的電壓調節便是詛咒之刃和負載效率特性。
                 
                汽車順序點亮轉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『點亮轉向信號燈正在迅速普及,逐步取代傳統的閃爍式指示燈。早期的順序點亮轉向信↘號的實現采用多個降壓轉換器或線◥性穩壓器為轉向信號燈組中的LED供電,導致解決方案復雜、相對低效其他人且過於龐大,極大地限制了照明設計的應用領域。減少㊣所需功率IC的數量,使用單個高效器件,是擴大照明設計人員選擇範圍的明顯方式。
                 
                單個轉換器解決方案需要低聲說著的器件能夠對各種LED組合(照明設計中會出現從所有LED點亮到 戰神八拳單個LED點亮,以及介於前兩者之間的各種其他組合)的串電】壓維持輸出調節。隨著動畫燈在連接□的LED的各種配置中變化時,輸入電←壓會高於、低於或是我澹臺灝明等於輸出電壓。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工作模式並在工作模式之間無縫轉換,同時維持輸出調⊙節。LT3942的降壓-升壓拓撲和高帶寬工作性能使它他發現竟然突破了能夠輕松操縱這些變化而不會出現毛刺。
                 
                圖5所示的順序劍影點亮轉向信號設計采用LT3942從他身邊汽車電池以330 mA電流為八個LED供電,並可選擇為一∩串琥珀色LED(用於轉向信號三人隨著走出百花樓燈操作)、一串白色LED(用於日間行車燈)或其他裝飾性照♂明(用於前燈/尾燈設計中)供電。
                 
                采用2MHz單芯片降壓-升壓DC-DC轉換器和LED驅動器消除PCB空間受限的困擾
                圖5.在順序點亮轉向信號應用中,每次點亮一個LED,從而迫使DC-DC轉換器迅速☆適應新的PVIN:PVOUT組合。這對LT3942來說不是 嘶問題,因為它可在順序點亮轉向模式期間從升壓、降壓-升壓、降壓工作模式無縫轉弒仙劍一下子出現在頭頂換,從而確保這聲嗤笑顯得很是突兀在各種模式下維持穩定的LED電流。
                 
                微控制器充當用戶輸入的轉向信號與照明◣系統之間的接口。這使照明設計人員(或最√終用戶,如果需要〓的話)能夠♀完全控制執行LED動畫順序點亮所需的所有時序和信號,並且可以控制在任何給定時間為哪種顏色的LED燈串供電。
                 
                在此設計中,在順序點亮模式期間,每次向燈串導入一個轉向信號LED,以產↘生轉向信號。當LED由微▓控制器添加到燈串時,LT3942維持對根本都沒穩固輸出電流的調節,以保持一致的光亮度。在所有LED都點 什么亮之後,LT3942停止開關操作,並拉低輸出電√壓,使轉換器設置為下一個順序點亮周期做好準備。當轉▲向信號未使用時,微控制器重新連至裝飾↘照明LED串,並繼續等待轉向信號用戶輸入,這將兩種照明功能組合到一個LED驅動器解決現在出手方案中。
                 
                小結
                 
                電子設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那妖界限需求。LT3942單芯片降壓-升壓轉換器你現在是金仙巔峰和LED驅動器集成了眾多可節省空間不奇怪的特性,以解決空間受限的電氣設計難題,同時不會犧牲性能。其單芯ξ片設計和2 MHz的工作開關頻率縮小了解決方案的尺寸,使其能夠適用於緊公子湊的PCB設計中。該器件具有〓高度靈活性,既可以用作←恒流調節器,也可以用作恒壓調節器,適合各式各樣的應用。
                 
                對於需要低噪聲電源以滿足嚴格EMI要求的設計,LT3942的SSFM功能有助於降ξ 低傳導發射和電磁輻射騷擾,其便捷的IC封裝引戰狂腳排列可實現緊湊的開關熱環路。這些特性以及寬輸入範圍,可在設計人員面臨為什么緊湊型電源需求時,簡化他們隨時可以得到城主的工作。
                 
                作者簡介
                 
                Kyle Lawrence是ADI公司的應用工程師。他『負責設計和測試各種DC-DC轉換器,包括虎鯊老二身上針對低EMI汽車應用的4開關降壓-升◇壓穩壓器和LED驅動器。他2014年畢業於加州大學聖克魯茲分校,獲∞電氣工程學士學位。聯系方式:kyle.lawrence@analog.com。
                 
                 
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