深入剖析LED7707：LCD面板背光LED驅(qū)動芯片的卓越之選

在電子工程師的設(shè)計工作中，為LCD面板選擇合適的背光LED驅(qū)動芯片至關(guān)重要。LED7707作為一款專為LCD面板背光設(shè)計的高集成度芯片，具有諸多出色特性，能夠滿足多種應(yīng)用場景的需求。今天，我們就來深入剖析這款芯片，探討它的特點、工作原理以及應(yīng)用設(shè)計要點。

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一、LED7707概述

LED7707是一款集高效單片升壓轉(zhuǎn)換器和六個受控電流發(fā)生器于一體的LED驅(qū)動芯片，專為LCD面板背光的LED陣列供電而設(shè)計。它能夠管理高達36V的輸出電壓，每個通道（行）最大可吸收85mA的電流，并且支持PWM調(diào)光，可檢測和處理LED的開路和短路故障，還具備基本的保護功能，如輸出過壓、內(nèi)部MOSFET過流和熱關(guān)斷保護等。

二、芯片特性亮點

（一）升壓部分特性

• 寬輸入電壓范圍：支持4.5V至36V的輸入電壓，適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 內(nèi)部集成：集成了功率MOSFET和+5V LDO，為設(shè)備供電，簡化了外部電路設(shè)計。
• 可調(diào)開關(guān)頻率：開關(guān)頻率可在250kHz至1MHz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，還支持外部同步，適用于多設(shè)備應(yīng)用。
• 多種保護功能：具備可編程軟啟動、過壓保護、熱關(guān)斷等功能，確保芯片在各種工況下穩(wěn)定工作。

（二）背光驅(qū)動部分特性

• 多通道輸出：擁有六個通道，每個通道最大電流能力可達85mA，且電流可調(diào)節(jié)。
• 低調(diào)光時間：最小調(diào)光開啟時間小于10μs，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的亮度控制。
• 高精度電流匹配：通道間電流匹配精度可達±2%，保證各通道LED亮度均勻。
• 故障檢測功能：可檢測LED的開路和短路故障，及時反饋故障信息。

三、工作原理詳解

（一）升壓部分

升壓部分采用恒定開關(guān)頻率、峰值電流模式架構(gòu)，通過兩個環(huán)路來調(diào)節(jié)電流發(fā)生器吸收的電流。主環(huán)路與升壓調(diào)節(jié)器相關(guān)，使用恒定頻率峰值電流模式架構(gòu)調(diào)節(jié)為LED供電的電源軌；內(nèi)部電流環(huán)路則根據(jù)設(shè)定值（RILIM引腳）調(diào)節(jié)每行的電流。

（二）背光驅(qū)動部分

通過連接外部電阻（RRILIM）到RILIM引腳，可以設(shè)置LED的電流。芯片支持PWM調(diào)光，通過對行電流進行脈寬調(diào)制來控制LED的亮度。在PWM信號的關(guān)斷階段，升壓轉(zhuǎn)換器暫停工作，電流發(fā)生器關(guān)閉，輸出電壓由于輸出電容的緩慢放電而幾乎保持恒定。

四、應(yīng)用設(shè)計要點

（一）系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計

• 環(huán)路補償：為了避免DC - DC轉(zhuǎn)換器環(huán)路和電流發(fā)生器環(huán)路之間的相互作用導(dǎo)致不穩(wěn)定，升壓環(huán)路的帶寬不應(yīng)超過電流發(fā)生器的帶寬。通常，選擇30 - 40kHz的單位增益頻率是可以接受的。
• 組件選擇：
  • 電感選擇：電感值的選擇需要綜合考慮開關(guān)頻率、傳導(dǎo)損耗、磁芯損耗、飽和電流等因素。對于大多數(shù)應(yīng)用，4.7 - 15μH的電感值是一個不錯的起始選擇。
  • 電容選擇：輸入和輸出電容應(yīng)選擇低ESR的陶瓷電容，以最小化紋波電壓。輸出電容的選擇主要考慮所需的輸出電壓紋波，輸入電容則主要用于減少電源軌上的開關(guān)噪聲。
  • 續(xù)流二極管選擇：續(xù)流二極管應(yīng)選擇肖特基類型，以最小化損耗。

（二）熱設(shè)計考慮

為了防止芯片結(jié)溫超過熱關(guān)斷閾值（150°C），需要通過計算來估計結(jié)溫，并合理設(shè)計散熱布局。芯片的總功耗主要包括傳導(dǎo)損耗、開關(guān)損耗、電流發(fā)生器損耗和LDO損耗等。在設(shè)計時，應(yīng)盡量選擇低損耗的組件，并優(yōu)化PCB布局以提高散熱效率。

（三）故障管理設(shè)計

芯片通過FAULT引腳和MODE引腳來進行故障管理。FAULT引腳是一個開集電極輸出，可用于驅(qū)動狀態(tài)LED或向主機系統(tǒng)發(fā)出警告。MODE引腳可連接到AVCC或SGND，以選擇所需的故障檢測和管理方式，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求進行靈活配置。

五、設(shè)計示例分析

以一個17” LCD面板的LED背光應(yīng)用為例，我們來看看如何使用LED7707進行設(shè)計。

（一）開關(guān)頻率設(shè)置

為了減少外部組件數(shù)量，可將FSW引腳連接到AVCC引腳，選擇默認的660kHz開關(guān)頻率。

（二）行電流設(shè)置

根據(jù)公式(I{ROWx }=frac{K{R}}{R_{RILIM}})，計算出RRILIM電阻的值，選擇最接近的標準商業(yè)值。

（三）電感選擇

根據(jù)負載、輸入和輸出電壓以及開關(guān)頻率等參數(shù)，計算出電感值，以確保芯片工作在不連續(xù)傳導(dǎo)模式（DCM），并考慮電感的飽和電流、額定RMS電流、DCR和尺寸等因素。

（四）輸出電容選擇

根據(jù)所需的輸出電壓紋波，計算出輸出電容的值，并考慮電容在實際應(yīng)用中的電容下降問題，選擇合適的電容值。

（五）其他設(shè)計要點

還需要設(shè)置過壓保護分壓器、補償網(wǎng)絡(luò)、升壓電流限制等參數(shù)，并估計功率損耗和效率，以確保設(shè)計的合理性和可靠性。

六、PCB布局注意事項

• 接地設(shè)計：芯片有信號地（SGND）和功率地（PGND）兩個不同的接地引腳，應(yīng)將PGND引腳的PCB走線盡量短且具有足夠的寬度，信號地可連接到散熱焊盤，并將信號地和功率地在靠近PGND引腳的單點連接，以減少接地環(huán)路。
• 組件布局：補償網(wǎng)絡(luò)的R - C組件應(yīng)盡量靠近COMP引腳，以避免噪聲問題和補償不穩(wěn)定；噪聲敏感信號應(yīng)盡量短路由，以減少噪聲收集；LX開關(guān)節(jié)點應(yīng)具有足夠的寬度，以提高效率；關(guān)鍵功率路徑（電感 - LX - PGND）應(yīng)盡量短，將電感、二極管和輸出電容盡量靠近放置。

七、總結(jié)

LED7707以其豐富的功能和出色的性能，為LCD面板背光設(shè)計提供了一個可靠的解決方案。電子工程師在使用該芯片進行設(shè)計時，需要深入理解其工作原理和特性，根據(jù)具體的應(yīng)用需求合理選擇組件和設(shè)置參數(shù)，并注意PCB布局的細節(jié)，以確保設(shè)計出的產(chǎn)品具有良好的穩(wěn)定性、可靠性和性能。你在使用LED7707芯片的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。