深入剖析LM2796：一款卓越的雙顯示白光LED驅(qū)動(dòng)器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，顯示屏的背光設(shè)計(jì)至關(guān)重要，尤其是對(duì)于移動(dòng)設(shè)備而言，它直接影響著顯示效果和用戶體驗(yàn)。今天，我們就來深入了解一款由德州儀器（TI）推出的優(yōu)秀產(chǎn)品——LM2796雙顯示白光LED驅(qū)動(dòng)器。

文件下載：lm2796.pdf

一、LM2796的特性亮點(diǎn)

1. 強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)能力

LM2796能夠驅(qū)動(dòng)多達(dá)7個(gè)LED，并且將這些LED分為兩個(gè)獨(dú)立的組進(jìn)行控制，這使得它非常適合用于為兩個(gè)顯示屏（如主LCD和副LCD）提供背光。每個(gè)LED的驅(qū)動(dòng)電流最高可達(dá)20mA，能夠滿足不同亮度需求。

2. 出色的電流和亮度匹配

通過內(nèi)部調(diào)節(jié)的電流源，LM2796確保了所有LED的電流和亮度高度一致，從而為顯示屏提供均勻的背光效果，避免出現(xiàn)亮度不均的現(xiàn)象。

3. 高效的3/2x電荷泵

采用了高效的3/2x電荷泵，能夠在輸入電壓較低時(shí)提供必要的電壓提升，以驅(qū)動(dòng)白光LED。當(dāng)輸入電壓高于4.7V時(shí)，電荷泵會(huì)自動(dòng)切換到1x模式，降低功耗。

4. 寬輸入電壓范圍

支持2.7V至5.5V的寬輸入電壓范圍，這使得它可以直接由鋰離子電池供電，非常適合移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用。

5. PWM亮度控制

支持100Hz - 1kHz的PWM亮度控制信號(hào)，通過調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比，可以方便地實(shí)現(xiàn)LED亮度的調(diào)節(jié)。

6. 小巧的封裝

采用18引腳的薄型DSBGA封裝（2.1mm x 2.4mm x 0.6mm），體積小巧，節(jié)省電路板空間，適合對(duì)空間要求較高的移動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)。

二、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛

LM2796的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，主要包括以下幾個(gè)方面：

1. 移動(dòng)電話顯示照明

為移動(dòng)電話的主顯示屏和副顯示屏提供背光，確保清晰、均勻的顯示效果。

2. 移動(dòng)電話鍵盤照明

照亮手機(jī)鍵盤，方便用戶在低光環(huán)境下操作。

3. PDA設(shè)備

為個(gè)人數(shù)字助理（PDA）的顯示屏提供背光支持。

4. 通用LED照明

在其他需要LED照明的設(shè)備中也可以發(fā)揮作用。

三、電路原理詳解

1. 核心——1.5x/1x雙模式電荷泵

LM2796的核心是一個(gè)1.5x/1x雙模式電荷泵。當(dāng)輸入電壓低于4.75V（典型值）時(shí)，電荷泵工作在1.5x模式，輸出電壓約為輸入電壓的1.5倍，以提供足夠的電壓來驅(qū)動(dòng)白光LED。當(dāng)輸入電壓高于4.75V時(shí)，電荷泵切換到1x模式，直接將輸入電壓傳遞到輸出端，降低功耗。

2. 精確的電流輸出

通過精密的電流鏡產(chǎn)生匹配的電流輸出，確保每個(gè)LED的電流幾乎相同。利用內(nèi)部緊密匹配的器件和失配消除電路，進(jìn)一步提高了電流的匹配精度。

3. 分組控制

七個(gè)調(diào)節(jié)后的電流輸出被分為兩組，一組有4個(gè)輸出，另一組有3個(gè)輸出。每組都有獨(dú)立的ON/OFF控制引腳（ENA和ENB），方便實(shí)現(xiàn)不同的照明控制需求。

4. 電流設(shè)置

通過在ISET引腳和GND之間連接一個(gè)適當(dāng)阻值的電阻RSET，可以簡(jiǎn)單地將輸出電流（即LED電流）設(shè)置為所需的值。輸出電流與ISET引腳流出的電流成正比，比例系數(shù)為100，即 (I{Dxx} = 100 ×(V{SET} / R{SET}))，其中 (V{SET}) 典型值為1.25V。

四、關(guān)鍵參數(shù)與性能

1. 絕對(duì)最大額定值

了解器件的絕對(duì)最大額定值對(duì)于確保其安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。LM2796的VIN引腳電壓范圍為 -0.3V至7.1V，EN、ENA、ENB引腳電壓范圍為 -0.3V至 (VIN + 0.3V) 且最大為5.6V，結(jié)溫最大值為150°C等。在設(shè)計(jì)過程中，必須嚴(yán)格遵守這些參數(shù)，避免器件損壞。

2. 電氣特性

在不同的輸入電壓、輸出電壓和RSET阻值等條件下，LM2796具有不同的電氣特性。例如，在3.0V ≤ VIN ≤ 4.2V，且2.5V ≤ VDxx ≤ 3.8V，RSET = 8.35kΩ的條件下，輸出電流調(diào)節(jié)范圍為13.8mA（-8%）至16.2mA（+8%）。這些參數(shù)為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考依據(jù)。

3. 典型性能特性

通過典型性能特性曲線，我們可以直觀地了解LM2796在不同條件下的性能表現(xiàn)。例如，LED電流與輸入電壓、RSET電阻、PWM占空比等的關(guān)系曲線，以及電荷泵輸出電阻與環(huán)境溫度的關(guān)系曲線等。這些曲線有助于工程師優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)

1. 亮度調(diào)節(jié)（PWM控制）

使用PWM控制信號(hào)可以調(diào)節(jié)LED的亮度。建議的PWM頻率范圍為100Hz - 1kHz，頻率過低可能會(huì)導(dǎo)致閃爍，過高則可能干擾內(nèi)部電流驅(qū)動(dòng)電路。為了減少輸入噪聲，最好將PWM信號(hào)應(yīng)用于ENA和/或ENB引腳，而不是主使能引腳EN。如果必須將PWM信號(hào)連接到EN引腳，可以采取增加輸入電容、串聯(lián)電阻或鐵氧體磁珠等措施來減少電荷泵開啟時(shí)的電壓尖峰。

2. 電容選擇

LM2796正常工作需要4個(gè)外部電容器，建議使用表面貼裝多層陶瓷電容器。這些電容器具有體積小、成本低、等效串聯(lián)電阻（ESR）低等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，推薦使用具有X7R或X5R溫度特性的陶瓷電容器，因?yàn)樗鼈兙哂休^窄的電容公差和較好的溫度穩(wěn)定性。而具有Y5V或Z5U溫度特性的電容器一般不推薦使用，因?yàn)樗鼈兊碾娙莨钶^大，且隨溫度變化明顯。

3. DSBGA封裝安裝

LM2796采用18引腳的DSBGA封裝，需要特定的安裝技術(shù)。具體的安裝細(xì)節(jié)可以參考德州儀器的應(yīng)用筆記1112（文獻(xiàn)編號(hào)SNVA009）。

六、總結(jié)

LM2796是一款功能強(qiáng)大、性能卓越的雙顯示白光LED驅(qū)動(dòng)器，具有驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、電流和亮度匹配好、效率高、輸入電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。它在移動(dòng)設(shè)備等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。在使用LM2796進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，工程師需要充分了解其特性、參數(shù)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以確保電路的穩(wěn)定運(yùn)行和良好的性能表現(xiàn)。你在使用類似的LED驅(qū)動(dòng)器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。