SGM37603A:高效3串白光LED驅(qū)動(dòng)器的深度剖析
在電子設(shè)備中,LED照明的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,特別是在智能手機(jī)、平板電腦等設(shè)備的背光設(shè)計(jì)中,高效穩(wěn)定的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SGMICRO公司推出的SGM37603A這款高效3串白光LED驅(qū)動(dòng)器。
文件下載:SGM37603A.pdf
一、產(chǎn)品概述
SGM37603A是一款具有1.2MHz升壓轉(zhuǎn)換器的高效3串白光LED驅(qū)動(dòng)器,電源電壓范圍為3V至24V。它能夠驅(qū)動(dòng)多達(dá)8個(gè)串聯(lián)的LED,每串最大LED電流可達(dá)40mA,同時(shí)實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率。采用自適應(yīng)電流調(diào)節(jié)方法,允許不同的LED串電壓,同時(shí)保持LED電流穩(wěn)定。LED電流可通過(guò)I2C接口或PWM信號(hào)輸入進(jìn)行編程,非常適合緊湊型解決方案,是LCD顯示屏背光的理想選擇。
產(chǎn)品特性
- 調(diào)光控制分辨率高:具有12位調(diào)光控制分辨率,能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)的亮度調(diào)節(jié)。
- 升壓效率高:最高可達(dá)90%的升壓效率,有效降低功耗。
- 開(kāi)關(guān)頻率固定:開(kāi)關(guān)頻率為1.2MHz,有助于減少電磁干擾。
- 多串LED支持:支持1至3串LED并聯(lián),最大輸出電壓可達(dá)29.5V。
- 電流匹配精度高:在不同工藝、電壓和溫度條件下,LED電流匹配精度高,在(I{LED}=12.21μA)時(shí)為11%,在(I{LED}=25mA)時(shí)為1%。
- 電流精度高:同樣在不同條件下,LED電流精度高,在(I{LED}=12.21μA)時(shí)為11%,在(I{LED}=25mA)時(shí)為3%。
- 多種調(diào)光接口:具備PWM調(diào)光接口和可編程I2C接口,方便用戶(hù)進(jìn)行亮度控制。
- 相位偏移功能:支持相位偏移功能,可減少多個(gè)驅(qū)動(dòng)器同時(shí)工作時(shí)的干擾。
- 混合調(diào)光方式:采用混合PWM + 電流調(diào)光方式,提高LED驅(qū)動(dòng)器的光學(xué)效率。
- 低EMI設(shè)計(jì):通過(guò)傳導(dǎo)振鈴消除保護(hù)功能,降低電磁干擾。
- 多重保護(hù)功能:具備過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)和熱關(guān)斷保護(hù),保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。
二、應(yīng)用領(lǐng)域
SGM37603A主要應(yīng)用于智能手機(jī)和平板電腦的背光電源,能夠?yàn)檫@些設(shè)備提供穩(wěn)定、高效的背光支持,提升顯示效果。
三、產(chǎn)品規(guī)格
封裝與訂購(gòu)信息
| SGM37603A提供兩種封裝形式:Green WLCSP - 1.78×1.36 - 12B和TDFN - 3×3 - 12L,工作溫度范圍為 - 40℃至 + 85℃。具體的訂購(gòu)信息如下表所示: | MODEL | PACKAGE DESCRIPTION | SPECIFIED TEMPERATURE RANGE | ORDERING NUMBER | PACKAGE MARKING | PACKING OPTION |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SGM37603A | WLCSP - 1.78×1.36 - 12B | - 40℃ to + 85℃ | SGM37603AYG/TR | XXXXX GX3 | Tape and Reel, 3000 | |
| TDFN - 3×3 - 12L | - 40℃ to + 85℃ | SGM37603AYTDF12G/TR | SGM B3DF XXXXX | Tape and Reel, 4000 |
絕對(duì)最大額定值
| 為了確保設(shè)備的安全使用,需要了解其絕對(duì)最大額定值,包括輸入電壓、輸出電壓、開(kāi)關(guān)電壓、LED引腳電壓、控制引腳電壓等參數(shù),具體如下: | 參數(shù) | 范圍 |
|---|---|---|
| 輸入電壓 | - 0.3V to 28.6V | |
| 輸出電壓 | - 0.3V to 40V | |
| 開(kāi)關(guān)電壓 | - 0.3V to 40V | |
| LED引腳電壓 | - 0.3V to 17V | |
| 控制引腳電壓(HWEN、PWM、SDA、SCL) | - 0.3V to 6V | |
| 封裝熱阻(TDFN - 3x3 - 12L) | 50℃/W | |
| 結(jié)溫 | 150℃ | |
| 存儲(chǔ)溫度范圍 | - 65℃ to + 150℃ | |
| 引腳焊接溫度(10s) | 260℃ | |
| ESD敏感度 | 500V |
推薦工作條件
| 在實(shí)際應(yīng)用中,為了保證設(shè)備的性能和可靠性,需要在推薦的工作條件下使用,具體參數(shù)如下: | 參數(shù) | 范圍 |
|---|---|---|
| LED引腳電壓 | 0V to 12V | |
| 輸出電壓 | 0V to 30.5V | |
| 輸入電壓 | 3V to 24V | |
| 開(kāi)關(guān)電壓 | 0V to 30.5V | |
| 控制引腳電壓(HWEN、PWM、SDA、SCL) | 0V to 5.5V | |
| 工作溫度范圍 | - 40℃ to + 85℃ |
四、引腳配置與描述
引腳配置
SGM37603A的引腳配置因封裝不同而有所差異,具體如下:
- WLCSP - 1.78×1.36 - 12B:包含LED1、LED2、LED3、SDA、SCL、SW、OUT、PWM、HWEN、IN等引腳。
- TDFN - 3×3 - 12L:同樣包含上述引腳,但布局有所不同。
引腳描述
| 各引腳的功能如下表所示: | PIN | WLCSP - 1.78×1.36 - 12B | TDFN - 3×3 - 12L | NAME | I/O | FUNCTION |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A1 | 6 | LED1 | I | 電流沉1,升壓轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)電流沉到VHR的最小電壓 | ||
| A2 | 7 | NC | - | 無(wú)連接 | ||
| A3 | 8 | GND | O | 接地引腳 | ||
| B1 | 4 | LED2 | I | 電流沉2,升壓轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)電流沉到VHR的最小電壓 | ||
| B2 | 5 | SDA | I/O | I2C數(shù)據(jù)信號(hào) | ||
| B3 | 9 | SW | I | 內(nèi)部低端N溝道MOSFET的漏極連接,連接到外部肖特基二極管的陽(yáng)極 | ||
| C1 | 2 | LED3 | I | 電流沉3,升壓轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)電流沉到VHR的最小電壓 | ||
| C2 | 3 | SCL | I | I2C時(shí)鐘信號(hào) | ||
| C3 | 10 | OUT | I | 輸出電壓感測(cè)引腳,用于過(guò)壓保護(hù)的輸出電壓感測(cè),連接到輸出電容的正端 | ||
| D1 | 1 | PWM | I | PWM調(diào)光信號(hào)輸入 | ||
| D2 | 12 | HWEN | I | 硬件使能輸入引腳,將HWEN拉高以啟用設(shè)備并允許IC寫(xiě)命令或PWM控制 | ||
| D3 | 11 | IN | I | 輸入電源引腳,從IN到GND連接至少2.2μF的旁路電容 | ||
| 暴露焊盤(pán) | 電源接地暴露焊盤(pán),應(yīng)連接到地 |
五、電氣特性
關(guān)鍵電氣參數(shù)
| 在典型工作條件下((V{IN}=3.6V),(T{A}= + 25^{circ}C)),SGM37603A的一些關(guān)鍵電氣參數(shù)如下: | 參數(shù) | 符號(hào) | 條件 | 溫度 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LED電流匹配 | (I_{MATCH}) | (I{LED}=12.21μA),(V{LED}=300mV) | + 25℃ | 11 | % | |||
| (I{LED}=25mA),(V{LED}=180mV) | + 25℃ | 1 | % | |||||
| 絕對(duì)精度 | (I{LED}=12.21μA),(V{LED}=300mV) | + 25℃ | 11 | % | ||||
| (I{LED}=25mA),(V{LED}=180mV) | + 25℃ | 3 | % | |||||
| 最小LED電流(每串) | (I_{LED_MIN}) | + 25℃ | 12.21 | μA | ||||
| 最大LED電流(每串) | (I_{LED_MAX}) | + 25℃ | 25 | mA | ||||
| 調(diào)節(jié)電流沉裕量電壓 | (V_{HR}) | (I_{LED}=25mA) | + 25℃ | 180 | mV | |||
| NMOS開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻 | (R_{NMOS}) | (I_{SW}=250mA) | + 25℃ | 0.25 | 0.35 | Ω | ||
| NMOS開(kāi)關(guān)電流限制 | (I_{CL}) | + 25℃ | 1.7 | 2.2 | 2.7 | A | ||
| 輸出過(guò)壓保護(hù) | (V_{OVP}) | 28.5 | 29.5 | 30.5 | V | |||
| OVP遲滯 | + 25℃ | 3 | V | |||||
| 開(kāi)關(guān)頻率 | (f_{SW}) | 950 | 1200 | 1400 | kHz | |||
| 最大升壓占空比 | (D_{MAX}) | 90 | 94 | % | ||||
| 關(guān)斷電流 | (I_{SHDN}) | 芯片使能位 = 0,SDA = SCL = IN或GND | + 25℃ | 0.5 | 1.5 | μA | ||
| 熱關(guān)斷溫度 | (T_{SD}) | 160 | ℃ | |||||
| 熱關(guān)斷遲滯 | 20 | ℃ | ||||||
| PWM輸入 | ||||||||
| PWM調(diào)光頻率范圍 | (DFR) | + 25℃ | 20 | 100 | kHz | |||
| 啟動(dòng)延遲 | (t_{START - UP}) | PWM輸入有效,PWM = 邏輯高,HWEN輸入從低到高,(f_{PWM}=20kHz)(50%占空比) | + 25℃ | 10 | ms | |||
| 輸入邏輯高 | (V_{IH}) | HWEN、SCL、SDA、PWM輸入 | 1.4 | V | ||||
| 輸入邏輯低 | (V_{IL}) | HWEN、SCL、SDA、PWM輸入 | 0.4 | V |
I2C時(shí)序要求
| I2C接口的時(shí)序要求如下表所示: | 參數(shù) | 符號(hào) | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SCL時(shí)鐘周期 | (t_{1}) | 2.5 | μs | |||
| 數(shù)據(jù)建立時(shí)間到SCL高 | (t_{2}) | 100 | ns | |||
| 數(shù)據(jù)輸出穩(wěn)定時(shí)間在SCL低之后 | (t_{3}) | 0 | ns | |||
| SDA低建立時(shí)間到SCL低(起始) | (t_{4}) | 100 | ns | |||
| SDA高保持時(shí)間在SCL高之后(停止) | (t_{5}) | 100 | ns |
六、典型性能特性
不同條件下的性能表現(xiàn)
在(T{A}= + 25^{circ}C),(V{IN}=3.7V),(L1 = 10μH)(VLF504012MT - 100M),(D1 = NSR0530P2T5G)的條件下,SGM37603A的典型性能特性包括:
- 關(guān)斷電流與輸入電壓的關(guān)系:隨著輸入電壓的變化,關(guān)斷電流會(huì)有所不同,不同溫度下的曲線(xiàn)也有所差異。
- 靜態(tài)電流(開(kāi)關(guān))與輸入電壓的關(guān)系:同樣,靜態(tài)電流也會(huì)受到輸入電壓和溫度的影響。
- 升壓效率與輸入電壓的關(guān)系:升壓效率在不同的LED串配置下,隨輸入電壓的變化而變化,且不同封裝形式的曲線(xiàn)也有所不同。
- 升壓效率與LED電流的關(guān)系:升壓效率與LED電流也存在一定的關(guān)系,不同的LED串配置會(huì)導(dǎo)致不同的效率曲線(xiàn)。
- NMOS開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻與溫度的關(guān)系:NMOS開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻隨溫度的升高而增大。
- 輸出過(guò)壓保護(hù)閾值與溫度的關(guān)系:輸出過(guò)壓保護(hù)閾值在一定溫度范圍內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定。
LED電流生產(chǎn)分布
通過(guò)對(duì)1000個(gè)樣品的測(cè)試,得到了LED電流的生產(chǎn)分布情況,這有助于了解產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性。
七、功能框圖與寄存器映射
功能框圖
SGM37603A的功能框圖展示了其內(nèi)部結(jié)構(gòu),包括升壓控制、故障檢測(cè)、LED電流控制、調(diào)光控制等模塊,各模塊協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)對(duì)LED的高效驅(qū)動(dòng)和保護(hù)。
寄存器映射
| SGM37603A的寄存器均為8位,I2C從地址為0x36(0b0110110 + R/W)。主要寄存器及其功能如下: | 地址 | 寄存器名稱(chēng) | 功能描述 |
|---|---|---|---|
| 0x01 | 軟件復(fù)位 | 用于軟件復(fù)位設(shè)備,0為正常操作,1為復(fù)位設(shè)備,復(fù)位后自動(dòng)返回0 | |
| 0x10 | 使能控制 | 控制設(shè)備和LED的使能狀態(tài) | |
| 0x11 | 亮度控制 | 控制亮度模式和斜坡功能 | |
| 0x1A | 亮度代碼0 | 存儲(chǔ)12位亮度代碼的低4位 | |
| 0x19 | 亮度代碼1 | 存儲(chǔ)12位亮度代碼的高8位 | |
| 0x1F | 故障信息 | 存儲(chǔ)各種故障標(biāo)志,如LED串開(kāi)路、短路、熱關(guān)斷、過(guò)流、過(guò)壓等 | |
| 0x1B | 最大LED電流 | 設(shè)置最大LED電流 |
八、詳細(xì)工作模式
操作模式
| SGM37603A有多種操作模式,根據(jù)設(shè)備使能位、LED使能位、PWM輸入和I2C亮度代碼的不同組合,可實(shí)現(xiàn)不同的亮度控制和設(shè)備狀態(tài),具體如下表所示: | 設(shè)備使能位 | LED使能位 | PWM輸入 | I2C亮度代碼 | 亮度模式 | LED電流 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | XXX | X | XXX | XX | 設(shè)備禁用,LED關(guān)閉 | |
| 1 | 000 | X | XXX | XX | 升壓?jiǎn)⒂?,LED電流禁用 | |
| 1 | 至少一個(gè)啟用 | X | 000 | 00 | 設(shè)備處于待機(jī)模式,LED關(guān)閉 | |
| 1 | 至少一個(gè)啟用 | X | 代碼 > 000 | 00 | 見(jiàn)亮度控制模式計(jì)算 | |
| 1 | 至少一個(gè)啟用 | 0 | XXX | 01 | 設(shè)備處于待機(jī)模式,LED關(guān)閉 | |
| 1 | 至少一個(gè)啟用 | PWM信號(hào) | XXX | 01 | 見(jiàn)亮度控制模式計(jì)算 | |
| 1 | 至少一個(gè)啟用 | 0 | XXX | 10或11 | 設(shè)備處于待機(jī)模式,LED關(guān)閉 | |
| 1 | 至少一個(gè)啟用 | X | 000 | 10或11 | 設(shè)備處于待機(jī)模式,LED關(guān)閉 | |
| 1 | 至少一個(gè)啟用 | PWM信號(hào) | 代碼 > 000 | 10或11 | 見(jiàn)亮度控制模式計(jì)算 |
亮度控制模式
SGM37603A有三種亮度控制模式:
- I2C Only(亮度模式00):僅通過(guò)I2C亮度寄存器控制LED
-
led驅(qū)動(dòng)器
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背光電源
+關(guān)注
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