LTC1697：高效低功耗1W CCFL开关稳压器的设计与应用

在当今的电子设备中，尤其是手持设备，如PDA、手持电脑、便携式仪器、带地图显示的手持GPS以及手持电视/视频监视器等，冷阴极荧光灯（CCFL）作为背光源被广泛应用。而LTC1697就是一款专门为控制单只1W CCFL而设计的开关稳压器，下面我们就来详细了解一下它。

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一、LTC1697的特性亮点

电源适应性强

LTC1697可由单节锂离子电池供电，输入电压范围为2.8V至5.5V，这使得它在不同的电源环境下都能稳定工作，非常适合便携式设备的应用。

低功耗设计

其关机电流极低，小于2µA，能有效延长电池的使用时间。同时，采用同步降压架构，提高了转换效率，减少了能量损耗。

调光功能灵活

PWM调光频率可通过单个电容进行调节，并且支持内部或外部PWM调光。准确的灯电流设置能最大化灯的使用寿命，固定频率为300kHz的操作，保证了稳定的输出。

封装小巧

采用小型10引脚MSOP封装，节省了电路板空间，有利于设备的小型化设计。

二、电气特性解析

电压与电流参数

• 工作电源电压范围：2.8V至5.5V，确保了在多种电源条件下的兼容性。
• 欠压锁定：2.77V，当输入电压低于此值时，稳压器会自动锁定，保护设备安全。
• 静态电流：关机状态下（SHDN = 0V；VDIM = 0V）为1 - 2µA，工作状态下（VC = 0V，SHDN = VIN = VDIM = 4.2V）为0.9 - 1.5mA。
• 开关泄漏电流：0.1 - 1µA，保证了开关的稳定性。
• 开关导通电阻：VIN = 4V时为0.18Ω，降低了开关损耗。
• 开关电流限制：0.9 - 1.6A，保护电路免受过载损坏。

频率与调光参数

• 开关频率：240 - 370kHz，固定频率为300kHz，提供稳定的输出。
• 调光PWM频率：当CDIM = 0.022µF时，频率范围为190 - 310Hz，可通过公式5Hz/CDIM(µF)进行设置。
• VDIM输入电压：调光PWM占空比为0%时为1.0V，100%时为2.0V，方便进行调光控制。

其他参数

• 内部RLAMP电阻：LAMP引脚到地的电阻为50 - 60Ω，用于反馈控制。
• 灯电流精度：在ILAMP = 5mA时，误差为2 - 6%，保证了灯电流的准确性。
• 编程电阻范围：6.4 - 16kΩ，可根据需要设置灯电流。

三、引脚功能介绍

CDIM（引脚1）

调光电容引脚，通过连接一个标称值为0.022µF的电容到地，电容值决定了调光PWM频率，其转换公式为5Hz/CDIM(µF)。

VDIM（引脚2）

调光控制引脚，控制调光PWM的占空比，范围从VDIM = 1V时的0%到VDIM = 2V时的100%。当VDIM电压小于0.4V时，LTC1697将在约50ms后进入关机模式。

OVSEN（引脚3）

过压检测引脚，可保护高压变压器免受灯开路或不存在时的过压情况影响。该引脚通过电阻连接到Royer振荡器驱动晶体管的发射极。

SW（引脚4）

开关引脚，连接电感和可选的肖特基二极管。为减少EMI和高频振铃，应尽量缩短走线长度。

GND（引脚5）

LTC1697的信号和电源接地引脚。

LAMP（引脚6）

灯电流反馈引脚，连接到CCFL灯。该引脚内部通过一个约50Ω的电阻接地，可将LAMP引脚的电压限制在±0.35V（对于5mARMS灯电流）。

VIN（引脚7）

输入电源引脚，提供工作所需的电源。

VC（引脚8）

补偿节点，通过一个0.1µF的电容连接到地。该引脚连接一个频率补偿网络，用于补偿环路。电容值的选择需要根据最大负载电流和调光范围进行考虑，典型值为0.1µF。

RPROG（引脚9）

灯电流编程引脚，通过一个标称值为6.4k 1%的电阻连接到地。灯电流ILAMP = 32V/RPROG。

SHDN（引脚10）

关机引脚，将该引脚接地可使LTC1697关机，将其拉高至大于1V可使能。

四、工作原理与操作模式

固定频率电流模式调节

LTC1697是一款固定频率、电流模式的稳压器，通过开关电流直接控制开关占空比，而不是通过输出电压。在每个振荡器周期开始时，NMOS开关导通，当开关电流达到预定水平时，NMOS开关关闭。

电流检测与限制

采用无损电流检测技术，将峰值电流信号转换为电压，并与内部斜率补偿相加。该相加信号与VC进行比较，为PWM提供峰值电流控制命令。当电流超过电流限制阈值时，电流限制放大器将关闭NMOS开关，典型延迟时间为50ns。

同步整流

LTC1697作为同步转换器工作。当NMOS开关关闭时，PMOS开关导通，为电感电流提供低电阻电流路径，使其返回VIN。

调光PWM

片上PWM调光电路在每个调光周期内启用和禁用电流模式稳压器。同时，它将反馈网络与补偿节点（VC）断开，以减少下一次启用时的压摆时间。调光PWM的振荡器产生一个三角波，其频率由CDIM引脚上的外部电容决定，调光PWM频率等于5Hz/CDIM(µF)，占空比由VDIM引脚的电压设置。如果需要，可通过将CDIM引脚接地并将输入PWM信号应用到VDIM引脚来覆盖内部调光PWM，外部PWM信号应在150Hz至500Hz范围内。

灯反馈

在典型应用中，LAMP引脚连接到灯的低压侧。该引脚内部通过一个约50Ω的电阻接地，灯反馈电路从VC中移除一个电流，近似为通过50Ω电阻电流绝对值的1/40。

电流编程输入（RPROG）

灯电流ILAMP通过连接在该引脚和地之间的外部电阻进行设置，ILAMP = 32V/RPROG。

VC补偿

VC节点是灯反馈电流、编程电流和开关控制器控制的交汇点。必须从VC引脚连接一个电容到地，以补偿反馈环路。电容值的选择需要谨慎考虑，典型值为0.1µF。

OVSEN操作

OVSEN引脚可用于保护高压变压器免受灯开路或不存在时的过压情况影响。当从OVSEN引脚流出的电流达到IOVSEN（保护）时，LTC1697 SW引脚的占空比将为0%。

热关断

该IC包含过温保护功能，用于在瞬间过载情况下保护设备。当过温保护激活时，结温将超过125°C。持续在指定的最大工作结温以上运行可能会导致设备性能下降或损坏。

关机操作

有两种方式可将LTC1697置于关机状态：将SHDN引脚拉低至VSHDN - L以下，或将VDIM引脚拉低至VDIM(SD - I)以下超过约50ms。正常操作时，两个引脚都必须拉高，SHDN引脚必须高于VSHDN - H，VDIM引脚必须高于VDIM(SD - H)。

五、应用信息与典型应用电路

应用背景

当前的手持电脑和仪器通常使用背光液晶显示器（LCD），CCFL为显示器背光提供了最高的效率。这些灯需要高压交流电才能工作，因此需要一个高效的高压DC/AC转换器。理想情况下，灯驱动应包含零直流分量，以减少对灯的损害并延长其使用寿命。同时，转换器应以正弦波的形式提供灯驱动，以最小化EMI和RF辐射，提高电流到光的转换效率。

典型应用电路

文档中给出了典型应用电路和外部PWM调光的应用电路，展示了LTC1697在实际应用中的连接方式。通过合理选择电路中的元件，如电容、电阻、电感等，可以实现对CCFL灯的有效控制和调光。

六、相关部件推荐

文档还列出了一些相关的部件，如LT1170/LT1170HV、LT1182/LT1183等，这些部件在不同的应用场景中具有各自的特点和优势，工程师可以根据具体需求进行选择。

总之，LTC1697以其高效、低功耗、灵活的调光功能和小巧的封装，为CCFL背光源的设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，工程师可以根据具体需求，合理选择元件和设置参数，以实现最佳的性能和效果。你在使用LTC1697的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。