LM3697：高性能三串白光 LED 驅(qū)動(dòng)器的卓越之選

在電子設(shè)備不斷發(fā)展的今天，LED 照明技術(shù)憑借其高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)勢(shì)，在各種應(yīng)用場(chǎng)景中得到了廣泛的應(yīng)用。而對(duì)于需要驅(qū)動(dòng)多串高電壓 LED 的應(yīng)用，一款高性能的 LED 驅(qū)動(dòng)器顯得尤為重要。今天，我們就來(lái)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(dòng)器。

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一、產(chǎn)品概述

LM3697 是一款專為智能手機(jī)顯示屏和鍵盤照明設(shè)計(jì)的高性能 LED 驅(qū)動(dòng)器，能夠驅(qū)動(dòng)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(dá) 90%的效率，每路電流沉最大可達(dá) 30 mA，還具備 11 位可配置調(diào)光分辨率，可通過(guò) PWM 輸入實(shí)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(dòng)器還集成了 1-A/40-V MOSFET，自適應(yīng)升壓輸出以匹配 LED 電壓，可選 500-kHz 和 1-MHz 開(kāi)關(guān)頻率，以及四種可配置過(guò)壓保護(hù)閾值（16 V、24 V、32 V 和 40 V），同時(shí)具備過(guò)流保護(hù)和熱關(guān)斷保護(hù)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(dá) 40 V 的輸出電壓?？蛇x 500-kHz 或 1-MHz 開(kāi)關(guān)頻率，能使用小型外部組件，提高升壓轉(zhuǎn)換器效率。通過(guò)自適應(yīng)電流調(diào)節(jié)方案，可根據(jù) LED 正向電壓自動(dòng)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(gè)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(guò) HVLED 電流沉輸出配置寄存器進(jìn)行分配。
3. 高電壓電流串偏置：每個(gè)高電壓電流串可由 LM3697 的升壓輸出（COUT）或外部電源供電。通過(guò)反饋使能位可確定高電壓電流串陽(yáng)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(kāi)關(guān)頻率選擇

LM3697 的升壓轉(zhuǎn)換器具有兩種開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置，可通過(guò)升壓頻率選擇位進(jìn)行控制。在輕負(fù)載條件下，500-kHz 開(kāi)關(guān)頻率可降低開(kāi)關(guān)損耗，提高效率；在高負(fù)載條件下，1-MHz 開(kāi)關(guān)頻率可降低 MOSFET 和電感器的傳導(dǎo)損耗，提高效率。

（三）自動(dòng)開(kāi)關(guān)頻率轉(zhuǎn)換

LM3697 具有自動(dòng)頻率選擇模式，可根據(jù)高電壓 LED 電流自動(dòng)調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率，以優(yōu)化頻率與負(fù)載相關(guān)的損耗。通過(guò)自動(dòng)頻率閾值寄存器可配置頻率切換的閾值，當(dāng)亮度代碼大于閾值時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率為 1 MHz；當(dāng)亮度代碼小于或等于閾值時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率為 500 kHz。

（四）亮度寄存器電流控制

可通過(guò)直接寫入相應(yīng)的控制銀行亮度寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)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(guò)內(nèi)部低通濾波器轉(zhuǎn)換為模擬控制電壓，實(shí)現(xiàn)占空比與電流的線性響應(yīng)。

（六）啟動(dòng)/關(guān)斷斜坡和運(yùn)行時(shí)斜坡

高電壓 LED 的啟動(dòng)和關(guān)斷斜坡時(shí)間可在啟動(dòng)/關(guān)斷過(guò)渡時(shí)間寄存器中獨(dú)立配置，有 16 種不同的啟動(dòng)和 16 種不同的關(guān)斷時(shí)間。電流從一個(gè)亮度級(jí)別到另一個(gè)亮度級(jí)別的斜坡可通過(guò)控制 A 和 B 運(yùn)行時(shí)斜坡時(shí)間寄存器進(jìn)行編程，同樣有 16 種不同的斜坡上升和下降時(shí)間。

（七）故障標(biāo)志/保護(hù)功能

LM3697 具備 LED 開(kāi)路和短路故障檢測(cè)功能，可在生產(chǎn)級(jí)測(cè)試中使用。通過(guò) LED 故障使能寄存器可啟用故障標(biāo)志，通過(guò)特定的操作步驟可檢測(cè)高電壓 LED 串中的開(kāi)路和短路故障。此外，還具備過(guò)壓保護(hù)和電流限制功能，可保護(hù)設(shè)備和相關(guān)電路免受高電壓和過(guò)流的影響。

三、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

（一）應(yīng)用信息

LM3697 為移動(dòng)手機(jī)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(dòng)器提供內(nèi)部斜坡時(shí)間發(fā)生器，可實(shí)現(xiàn) 11 位控制的平滑 LED 調(diào)光，同時(shí)僅需主機(jī)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(yīng)用

在典型應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)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(duì)于 8s3p 應(yīng)用，需要考慮全量程電流設(shè)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(kāi)關(guān)頻率和電感值等參數(shù)。通過(guò)計(jì)算可確定設(shè)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(shí)，還需要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和要求，選擇合適的電感值，以確保設(shè)備的性能和效率。

（三）布局指南

在 PCB 布局時(shí)，需要注意減少電感升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的電場(chǎng)耦合和傳導(dǎo)噪聲。具體來(lái)說(shuō)，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(yīng)盡可能靠近肖特基二極管的陰極和 LM3697 設(shè)備的 GND 引腳，以減少電感和電壓尖峰；肖特基二極管的陽(yáng)極應(yīng)盡可能靠近 SW 引腳，陰極應(yīng)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(yīng)最小化，以減少電容耦合；輸入電容應(yīng)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(dòng)器，具有高效、靈活、可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，適用于智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的顯示和鍵盤照明應(yīng)用。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和布局，可充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的 LED 照明解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，電子工程師需要根據(jù)具體的需求和場(chǎng)景，選擇合適的參數(shù)和組件，以確保設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，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(shè)備的性能和效率。

你在使用 LM3697 過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題？或者你對(duì)這款驅(qū)動(dòng)器還有哪些疑問(wèn)？歡迎在評(píng)論區(qū)留言討論。