微型硬盤驅動器是一種流行的存儲介質，用于存放MP3音樂文件、數(shù)碼照片和最新便攜式電子產(chǎn)品中的其他數(shù)據(jù)。同樣，鋰離子電池在這些設備中也很受歡迎，這帶來了一個小問題，即迷你磁盤驅動器通常需要3.3V電源，這正好在鋰離子電池工作范圍(3.0 v至4.2 v)的中間。這需要一個轉換器，既可以降低充滿電的鋰離子電池的電壓，也可以在電池放電到低于3.3 v的水平時提高電池的電壓。

LTC3442是一款1.2A buck-boost轉換器，非常適合小型磁盤驅動器應用，當然也適用于其他buck-boost應用。LTC3442以95%的效率延長電池壽命，并通過其3mm × 4mm DFN封裝適合狹窄的空間。它建立在以前的LTC降壓升壓產(chǎn)品的基礎上，增加了可編程的自動突發(fā)模式 操作，開關頻率和平均輸入電流限制。

特性

LTC3442 buck-boost轉換器采用與LTC3440和LTC3441相同的固定頻率，四開關架構，允許它使用單個電感來調節(jié)輸出電壓，輸入電壓可以大于或小于輸出電壓。這為鋰離子到3.3V的應用提供了一個極好的解決方案，比SEPIC設計具有更高的效率，更小的尺寸和更低的成本?？删幊痰淖詣油话l(fā)模式操作使轉換器可以在沒有外部干預的情況下改變工作模式，在便攜式應用中實現(xiàn)最佳效率。從固定頻率PWM模式到突發(fā)模式操作的過渡點很容易用單個電阻編程。此外，可編程的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USB應用中非常有用，其中允許的電流最大限制為500mA。四個內(nèi)部100毫歐 MOSFET開關提供高效率，即使在峰值電流高達3A?？删幊涕_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，防止在正常操作或關機期間V(IN)和V(OUT)之間的任何不必要的電流流動，是4開關架構的固有特征。

4W，具有自動突發(fā)模式操作的鋰離子到3.3V轉換器是動態(tài)負載應用的理想選擇

典型的鋰離子到3.3V的應用電路如圖1所示。即使電池電壓從4.2V變化到低于3V，它也能在高達1.2A的電流下提供高效、良好調節(jié)的3.3V輸出功率，紋波非常低。自動突發(fā)模式功能使其能夠保持高效率，即使負載變得非常輕。這對于便攜式設備中的微型磁盤驅動器等應用是理想的，這些應用在啟動時需要高達1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(tài)時電流要小得多。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(wěn)壓，可以使電池中的所有能量得到利用。它還允許變換器在負載瞬態(tài)期間保持調節(jié)，當電池ESR可能導致輸入電壓暫時降至3.3V以下時。相反，當電池電壓接近或低于3.3V時，降壓設計失去輸出調節(jié)。

自動突發(fā)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，保持高效率，無需主機的任何命令。通過鏡像輸出電流的一小部分并將其平均到BURST引腳上，產(chǎn)生與平均負載電流成正比的電壓。當該電壓超過1.12V的內(nèi)部閾值時，轉換器以固定頻率模式工作。當BURST電壓低于0.88V的閾值時，轉換器轉換到BURST模式工作。因此，提高Burst引腳上的電阻值會降低進入Burst模式的負載電流(不建議高于250K的值)。(注意，操作模式可以由主機在任何時候通過驅動Burst引腳高于或低于這些閾值來手動控制。)

LTC3442的另一個特點是自適應保持電路，在突發(fā)模式操作期間保持VC引腳和補償網(wǎng)絡充電到正確的電壓，以便平穩(wěn)過渡回固定頻率操作。圖3顯示了隨著負載的增加，轉換器自動從突發(fā)模式切換到固定頻率模式時的輸出電壓。如果需要，可以通過驅動Burst引腳高(用于固定頻率操作)或低(用于Burst模式操作)來強制工作模式。

1MHz USB到5V轉換器與平均輸入電流限制

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。雖然這給用戶帶來了方便，但也給USB供電設備的設計者帶來了一些挑戰(zhàn)。主機的穩(wěn)壓容限，加上母線供電集線器和USB電纜的電壓下降，導致USB電纜末端可用的5V調節(jié)不良，從4.35V到5.25V不等(瞬態(tài)下降到4.0V)。圖4顯示了一個低輪廓(1.2mm)，使用LTC3442的USB到5V轉換器，用于大功率總線供電功能。它接受調節(jié)差的USB輸入，并提供5V的2%調節(jié)和小于20mV(P-P)紋波。圖5說明了電路在線路和負載瞬變期間保持嚴格調節(jié)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(OUT)僅顯示60mV擾動。

轉換器效率在1MHz時高達92%，如圖6所示。請注意，在本例中，Burst引腳被拉高用于固定頻率操作。

對USB總線用戶的限制之一是最大允許電流為500mA。為了保證不超過這個限制，USB供電的解決方案通常采用額外的限流電路，從而增加了尺寸和成本。LTC3442解決了這個問題，包括一個可編程的平均輸入電流限制，其工作原理是鏡像一小部分輸入電流，并在RLIM引腳上平均，使用外部RC網(wǎng)絡。RLIM電壓也連接到帶有1V參考的內(nèi)部放大器。當RLIM電壓達到1V時，放大器鉗住VC引腳，根據(jù)需要降低輸出電壓，以防止輸入電流進一步增加。在圖4的示例中，在發(fā)生過載的情況下，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，隨著I(OUT)的增加，V(OUT)下降，USB輸入電流被箝位到0.5A。

在這種應用中，肖特基二極管需要限制開關節(jié)點上的峰值電壓，并提供一個小的效率改進。請注意，由于二極管是背靠背的，因此保持了LTC3442的輸出斷開特性。與輸入濾波電容串聯(lián)的電阻器可以在電纜首次連接時，抑制由輸入電容與USB電纜電感諧振引起的任何振蕩或超調。只有在使用陶瓷輸入電容時才需要這個阻尼電阻。當使用鉭電容器時，電容器的ESR提供阻尼，消除了對外部電阻的需要。

高效率、恒流白光LED驅動

高電流白光led被用于許多新的應用，包括手機相機的閃光燈。這些應用需要一個小的，高效率的解決方案，能夠提供一個可調節(jié)的LED電流，這可能需要設置從幾百毫安到超過1A，而由鋰離子電池供電。典型的白光LED電壓范圍從3V到4V，降壓升壓轉換器是必要的，以最大限度地延長鋰離子電池的壽命。

大多數(shù)LED驅動器必須使用電流感應電阻來調節(jié)LED電流。這種方法降低了效率，并且需要額外的電路板空間，因為電阻必須調整大小以處理LED中的峰值電流。此應用程序的獨特解決方案如圖8所示，其中LTC3442被配置為固定頻率恒流源。通過利用BURST引腳的輸出電流鏡，通常用于自動突發(fā)模式操作，不需要電流檢測電阻。在這種應用中，反饋回路在被檢測到的平均輸出電流上關閉，而不是輸出電壓。通過基本上無損的電流傳感，可以實現(xiàn)94%的效率，如圖9所示。通過改變BURST引腳上的電阻，LED電流可以很容易地編程或快速改變，就像在脈沖閃光中一樣。它也可以通過關閉輸入來打開和關閉。圖10演示了flash應用程序對脈沖輸入的響應。整個溶液只有2mm高。

該電路還具有過壓保護功能，防止在LED的電流路徑開路時輸出電壓過高。通過將RLIM引腳連接到V(OUT)上的電阻分壓器，RLIM輸入充當具有1.0V參考電壓的過壓比較器。將RLIM升高到1.0V以上會拉低VC引腳，限制輸出電壓。通過使分壓電阻的值相對較小，由RLIM的輸入電流鏡像產(chǎn)生的電流對過壓閾值的影響可以忽略不計。

結論

Linear Technology的LTC3442同步降壓-升壓轉換器，具有自動突發(fā)模式操作和可編程輸入限流，簡化了各種應用中的系統(tǒng)電源設計。buck-boost架構和100毫歐內(nèi)部開關提供了一個強大的，具有高電流能力的高效率解決方案，而自動突發(fā)模式功能最大限度地提高了具有廣泛不同負載要求的便攜式鋰離子供電設備的運行時間。可編程軟啟動和開關頻率，以及外部補償，使LTC3442成為一個非常靈活的解決方案。3mm × 4mm DFN封裝的高集成度，以及使用低規(guī)格電感器和全陶瓷電容器在1MHz以上高效運行的能力，有助于設計師節(jié)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。