LM3697：高性能三串白光 LED 驱动器的卓越之选

在电子设备不断发展的今天，LED 照明技术凭借其高效、节能、寿命长等诸多优势，在各种应用场景中得到了广泛的应用。而对于需要驱动多串高电压 LED 的应用，一款高性能的 LED 驱动器显得尤为重要。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（TI）推出的 LM3697 高功效三串白光 LED 驱动器。

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一、产品概述

LM3697 是一款专为智能手机显示屏和键盘照明设计的高性能 LED 驱动器，能够驱动三串并联的高电压 LED 串，为显示和键盘照明提供稳定的电源。它具有高达 90%的效率，每路电流沉最大可达 30 mA，还具备 11 位可配置调光分辨率，可通过 PWM 输入实现内容可调亮度控制（CABC），并且支持完全可配置的 LED 分组和控制。此外，该驱动器还集成了 1-A/40-V MOSFET，自适应升压输出以匹配 LED 电压，可选 500-kHz 和 1-MHz 开关频率，以及四种可配置过压保护阈值（16 V、24 V、32 V 和 40 V），同时具备过流保护和热关断保护功能，总解决方案尺寸仅为 29 (mm^{2})。

二、产品特性

（一）高电压 LED 控制

1. 高电压升压转换器：采用 4.7 - 22 μH 电感器和 1 μF 输出电容器，可提供高达 40 V 的输出电压。可选 500-kHz 或 1-MHz 开关频率，能使用小型外部组件，提高升压转换器效率。通过自适应电流调节方案，可根据 LED 正向电压自动调整输出电压，以最小化裕量电压，有效提高 LED 效率。
2. 高电压电流沉：HVLED1、HVLED2 和 HVLED3 可根据控制银行 A 或 B 的配置控制高电压 LED 串中的电流。每个控制银行具有 5 位满量程电流可编程性和 11 位亮度控制，可通过 HVLED 电流沉输出配置寄存器进行分配。
3. 高电压电流串偏置：每个高电压电流串可由 LM3697 的升压输出（COUT）或外部电源供电。通过反馈使能位可确定高电压电流串阳极的连接位置，从而调整升压转换器的输出电压，以维持 LED 裕量电压 (V_{HR_MIN})。

（二）开关频率选择

LM3697 的升压转换器具有两种开关频率设置，可通过升压频率选择位进行控制。在轻负载条件下，500-kHz 开关频率可降低开关损耗，提高效率；在高负载条件下，1-MHz 开关频率可降低 MOSFET 和电感器的传导损耗，提高效率。

（三）自动开关频率转换

LM3697 具有自动频率选择模式，可根据高电压 LED 电流自动调整开关频率，以优化频率与负载相关的损耗。通过自动频率阈值寄存器可配置频率切换的阈值，当亮度代码大于阈值时，开关频率为 1 MHz；当亮度代码小于或等于阈值时，开关频率为 500 kHz。

（四）亮度寄存器电流控制

可通过直接写入相应的控制银行亮度寄存器来实现简单的用户可调电流控制。控制银行 A 和 B 的电流是满量程 LED 电流、亮度寄存器中的 11 位代码以及 PWM 输入占空比（如果 PWM 启用）的函数。

（五）PWM 控制

PWM 输入可用于控制银行 A 或 B，使 LED 电流成为控制银行亮度配置寄存器中的代码和 PWM 输入占空比的函数。PWM 输入接受逻辑电平电压，并通过内部低通滤波器转换为模拟控制电压，实现占空比与电流的线性响应。

（六）启动/关断斜坡和运行时斜坡

高电压 LED 的启动和关断斜坡时间可在启动/关断过渡时间寄存器中独立配置，有 16 种不同的启动和 16 种不同的关断时间。电流从一个亮度级别到另一个亮度级别的斜坡可通过控制 A 和 B 运行时斜坡时间寄存器进行编程，同样有 16 种不同的斜坡上升和下降时间。

（七）故障标志/保护功能

LM3697 具备 LED 开路和短路故障检测功能，可在生产级测试中使用。通过 LED 故障使能寄存器可启用故障标志，通过特定的操作步骤可检测高电压 LED 串中的开路和短路故障。此外，还具备过压保护和电流限制功能，可保护设备和相关电路免受高电压和过流的影响。

三、应用与实现

（一）应用信息

LM3697 为移动手机提供了完整的高性能 LED 照明解决方案，可支持多种 LED 配置，包括 3 串、2 串和 1 串，最大输出电压根据配置而定。该驱动器提供内部斜坡时间发生器，可实现 11 位控制的平滑 LED 调光，同时仅需主机控制器提供 8 位控制。此外，还提供 LM3697EVM 及 GUI 软件，方便用户了解其操作。

（二）典型应用

在典型应用中，需要根据具体的设计要求选择合适的电感、输出电容、肖特基二极管和输入电容等组件。例如，对于 8s3p 应用，需要考虑全量程电流设置、最小输入电压、LED 串联/并联配置、LED 最大正向电压、效率、开关频率和电感值等参数。通过计算可确定设备升压转换器的最大输出电压和最大输出电流，以及电感的峰值电流。同时，还需要根据不同的应用场景和要求，选择合适的电感值，以确保设备的性能和效率。

（三）布局指南

在 PCB 布局时，需要注意减少电感升压转换器产生的电场耦合和传导噪声。具体来说，需要注意输出电容、肖特基二极管、电感器和输入电容的放置位置，以减少电压尖峰和电磁干扰。例如，输出电容应尽可能靠近肖特基二极管的阴极和 LM3697 设备的 GND 引脚，以减少电感和电压尖峰；肖特基二极管的阳极应尽可能靠近 SW 引脚，阴极应尽可能靠近 COUT，以减少电感和电压尖峰；电感器与 SW 引脚的连接面积应最小化，以减少电容耦合；输入电容应靠近 IN 引脚和 GND，以减少电压尖峰和电源电流纹波。

四、总结

LM3697 作为一款高性能的三串白光 LED 驱动器，具有高效、灵活、可靠等诸多优点，适用于智能手机等移动设备的显示和键盘照明应用。通过合理的设计和布局，可充分发挥其性能优势，为用户提供优质的 LED 照明解决方案。在实际应用中，电子工程师需要根据具体的需求和场景，选择合适的参数和组件，以确保设备的稳定性和可靠性。同时，还需要注意布局和布线的合理性，以减少电磁干扰和噪声，提高设备的性能和效率。

你在使用 LM3697 过程中遇到过哪些问题？或者你对这款驱动器还有哪些疑问？欢迎在评论区留言讨论。