LM3697：高性能三串白光 LED 驅(qū)動器的卓越之選

在電子設備不斷發(fā)展的今天，LED 照明技術憑借其高效、節(jié)能、壽命長等諸多優(yōu)勢，在各種應用場景中得到了廣泛的應用。而對于需要驅(qū)動多串高電壓 LED 的應用，一款高性能的 LED 驅(qū)動器顯得尤為重要。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（TI）推出的 LM3697 高功效三串白光 LED 驅(qū)動器。

文件下載：lm3697.pdf

一、產(chǎn)品概述

LM3697 是一款專為智能手機顯示屏和鍵盤照明設計的高性能 LED 驅(qū)動器，能夠驅(qū)動三串并聯(lián)的高電壓 LED 串，為顯示和鍵盤照明提供穩(wěn)定的電源。它具有高達 90%的效率，每路電流沉最大可達 30 mA，還具備 11 位可配置調(diào)光分辨率，可通過 PWM 輸入實現(xiàn)內(nèi)容可調(diào)亮度控制（CABC），并且支持完全可配置的 LED 分組和控制。此外，該驅(qū)動器還集成了 1-A/40-V MOSFET，自適應升壓輸出以匹配 LED 電壓，可選 500-kHz 和 1-MHz 開關頻率，以及四種可配置過壓保護閾值（16 V、24 V、32 V 和 40 V），同時具備過流保護和熱關斷保護功能，總解決方案尺寸僅為 29 (mm^{2})。

二、產(chǎn)品特性

（一）高電壓 LED 控制

1. 高電壓升壓轉(zhuǎn)換器：采用 4.7 - 22 μH 電感器和 1 μF 輸出電容器，可提供高達 40 V 的輸出電壓?？蛇x 500-kHz 或 1-MHz 開關頻率，能使用小型外部組件，提高升壓轉(zhuǎn)換器效率。通過自適應電流調(diào)節(jié)方案，可根據(jù) LED 正向電壓自動調(diào)整輸出電壓，以最小化裕量電壓，有效提高 LED 效率。
2. 高電壓電流沉：HVLED1、HVLED2 和 HVLED3 可根據(jù)控制銀行 A 或 B 的配置控制高電壓 LED 串中的電流。每個控制銀行具有 5 位滿量程電流可編程性和 11 位亮度控制，可通過 HVLED 電流沉輸出配置寄存器進行分配。
3. 高電壓電流串偏置：每個高電壓電流串可由 LM3697 的升壓輸出（COUT）或外部電源供電。通過反饋使能位可確定高電壓電流串陽極的連接位置，從而調(diào)整升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，以維持 LED 裕量電壓 (V_{HR_MIN})。

（二）開關頻率選擇

LM3697 的升壓轉(zhuǎn)換器具有兩種開關頻率設置，可通過升壓頻率選擇位進行控制。在輕負載條件下，500-kHz 開關頻率可降低開關損耗，提高效率；在高負載條件下，1-MHz 開關頻率可降低 MOSFET 和電感器的傳導損耗，提高效率。

（三）自動開關頻率轉(zhuǎn)換

LM3697 具有自動頻率選擇模式，可根據(jù)高電壓 LED 電流自動調(diào)整開關頻率，以優(yōu)化頻率與負載相關的損耗。通過自動頻率閾值寄存器可配置頻率切換的閾值，當亮度代碼大于閾值時，開關頻率為 1 MHz；當亮度代碼小于或等于閾值時，開關頻率為 500 kHz。

（四）亮度寄存器電流控制

可通過直接寫入相應的控制銀行亮度寄存器來實現(xiàn)簡單的用戶可調(diào)電流控制?？刂沏y行 A 和 B 的電流是滿量程 LED 電流、亮度寄存器中的 11 位代碼以及 PWM 輸入占空比（如果 PWM 啟用）的函數(shù)。

（五）PWM 控制

PWM 輸入可用于控制銀行 A 或 B，使 LED 電流成為控制銀行亮度配置寄存器中的代碼和 PWM 輸入占空比的函數(shù)。PWM 輸入接受邏輯電平電壓，并通過內(nèi)部低通濾波器轉(zhuǎn)換為模擬控制電壓，實現(xiàn)占空比與電流的線性響應。

（六）啟動/關斷斜坡和運行時斜坡

高電壓 LED 的啟動和關斷斜坡時間可在啟動/關斷過渡時間寄存器中獨立配置，有 16 種不同的啟動和 16 種不同的關斷時間。電流從一個亮度級別到另一個亮度級別的斜坡可通過控制 A 和 B 運行時斜坡時間寄存器進行編程，同樣有 16 種不同的斜坡上升和下降時間。

（七）故障標志/保護功能

LM3697 具備 LED 開路和短路故障檢測功能，可在生產(chǎn)級測試中使用。通過 LED 故障使能寄存器可啟用故障標志，通過特定的操作步驟可檢測高電壓 LED 串中的開路和短路故障。此外，還具備過壓保護和電流限制功能，可保護設備和相關電路免受高電壓和過流的影響。

三、應用與實現(xiàn)

（一）應用信息

LM3697 為移動手機提供了完整的高性能 LED 照明解決方案，可支持多種 LED 配置，包括 3 串、2 串和 1 串，最大輸出電壓根據(jù)配置而定。該驅(qū)動器提供內(nèi)部斜坡時間發(fā)生器，可實現(xiàn) 11 位控制的平滑 LED 調(diào)光，同時僅需主機控制器提供 8 位控制。此外，還提供 LM3697EVM 及 GUI 軟件，方便用戶了解其操作。

（二）典型應用

在典型應用中，需要根據(jù)具體的設計要求選擇合適的電感、輸出電容、肖特基二極管和輸入電容等組件。例如，對于 8s3p 應用，需要考慮全量程電流設置、最小輸入電壓、LED 串聯(lián)/并聯(lián)配置、LED 最大正向電壓、效率、開關頻率和電感值等參數(shù)。通過計算可確定設備升壓轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓和最大輸出電流，以及電感的峰值電流。同時，還需要根據(jù)不同的應用場景和要求，選擇合適的電感值，以確保設備的性能和效率。

（三）布局指南

在 PCB 布局時，需要注意減少電感升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的電場耦合和傳導噪聲。具體來說，需要注意輸出電容、肖特基二極管、電感器和輸入電容的放置位置，以減少電壓尖峰和電磁干擾。例如，輸出電容應盡可能靠近肖特基二極管的陰極和 LM3697 設備的 GND 引腳，以減少電感和電壓尖峰；肖特基二極管的陽極應盡可能靠近 SW 引腳，陰極應盡可能靠近 COUT，以減少電感和電壓尖峰；電感器與 SW 引腳的連接面積應最小化，以減少電容耦合；輸入電容應靠近 IN 引腳和 GND，以減少電壓尖峰和電源電流紋波。

四、總結(jié)

LM3697 作為一款高性能的三串白光 LED 驅(qū)動器，具有高效、靈活、可靠等諸多優(yōu)點，適用于智能手機等移動設備的顯示和鍵盤照明應用。通過合理的設計和布局，可充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的 LED 照明解決方案。在實際應用中，電子工程師需要根據(jù)具體的需求和場景，選擇合適的參數(shù)和組件，以確保設備的穩(wěn)定性和可靠性。同時，還需要注意布局和布線的合理性，以減少電磁干擾和噪聲，提高設備的性能和效率。

你在使用 LM3697 過程中遇到過哪些問題？或者你對這款驅(qū)動器還有哪些疑問？歡迎在評論區(qū)留言討論。