SGM37603A：高效3串白光LED驱动器的深度剖析

在电子设备中，LED照明的应用越来越广泛，特别是在智能手机、平板电脑等设备的背光设计中，高效稳定的LED驱动器显得尤为重要。今天，我们就来深入了解一下SGMICRO公司推出的SGM37603A这款高效3串白光LED驱动器。

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一、产品概述

SGM37603A是一款具有1.2MHz升压转换器的高效3串白光LED驱动器，电源电压范围为3V至24V。它能够驱动多达8个串联的LED，每串最大LED电流可达40mA，同时实现高转换效率。采用自适应电流调节方法，允许不同的LED串电压，同时保持LED电流稳定。LED电流可通过I²C接口或PWM信号输入进行编程，非常适合紧凑型解决方案，是LCD显示屏背光的理想选择。

产品特性

1. 调光控制分辨率高：具有12位调光控制分辨率，能够实现精细的亮度调节。
2. 升压效率高：最高可达90%的升压效率，有效降低功耗。
3. 开关频率固定：开关频率为1.2MHz，有助于减少电磁干扰。
4. 多串LED支持：支持1至3串LED并联，最大输出电压可达29.5V。
5. 电流匹配精度高：在不同工艺、电压和温度条件下，LED电流匹配精度高，在(I{LED}=12.21μA)时为11%，在(I{LED}=25mA)时为1%。
6. 电流精度高：同样在不同条件下，LED电流精度高，在(I{LED}=12.21μA)时为11%，在(I{LED}=25mA)时为3%。
7. 多种调光接口：具备PWM调光接口和可编程I²C接口，方便用户进行亮度控制。
8. 相位偏移功能：支持相位偏移功能，可减少多个驱动器同时工作时的干扰。
9. 混合调光方式：采用混合PWM + 电流调光方式，提高LED驱动器的光学效率。
10. 低EMI设计：通过传导振铃消除保护功能，降低电磁干扰。
11. 多重保护功能：具备过压保护、过流保护和热关断保护，保障设备安全稳定运行。

二、应用领域

SGM37603A主要应用于智能手机和平板电脑的背光电源，能够为这些设备提供稳定、高效的背光支持，提升显示效果。

三、产品规格

封装与订购信息

SGM37603A提供两种封装形式：Green WLCSP - 1.78×1.36 - 12B和TDFN - 3×3 - 12L，工作温度范围为 - 40℃至 + 85℃。具体的订购信息如下表所示：	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

绝对最大额定值

为了确保设备的安全使用，需要了解其绝对最大额定值，包括输入电压、输出电压、开关电压、LED引脚电压、控制引脚电压等参数，具体如下：	参数	范围
输入电压	- 0.3V to 28.6V
输出电压	- 0.3V to 40V
开关电压	- 0.3V to 40V
LED引脚电压	- 0.3V to 17V
控制引脚电压（HWEN、PWM、SDA、SCL）	- 0.3V to 6V
封装热阻（TDFN - 3x3 - 12L）	50℃/W
结温	150℃
存储温度范围	- 65℃ to + 150℃
引脚焊接温度（10s）	260℃
ESD敏感度	500V

推荐工作条件

在实际应用中，为了保证设备的性能和可靠性，需要在推荐的工作条件下使用，具体参数如下：	参数	范围
LED引脚电压	0V to 12V
输出电压	0V to 30.5V
输入电压	3V to 24V
开关电压	0V to 30.5V
控制引脚电压（HWEN、PWM、SDA、SCL）	0V to 5.5V
工作温度范围	- 40℃ to + 85℃

四、引脚配置与描述

引脚配置

SGM37603A的引脚配置因封装不同而有所差异，具体如下：

• WLCSP - 1.78×1.36 - 12B：包含LED1、LED2、LED3、SDA、SCL、SW、OUT、PWM、HWEN、IN等引脚。
• TDFN - 3×3 - 12L：同样包含上述引脚，但布局有所不同。

引脚描述

各引脚的功能如下表所示：	PIN	WLCSP - 1.78×1.36 - 12B	TDFN - 3×3 - 12L	NAME	I/O	FUNCTION
A1	6		LED1	I	电流沉1，升压转换器调节电流沉到VHR的最小电压
A2	7		NC	-	无连接
A3	8		GND	O	接地引脚
B1	4		LED2	I	电流沉2，升压转换器调节电流沉到VHR的最小电压
B2	5		SDA	I/O	I²C数据信号
B3	9		SW	I	内部低端N沟道MOSFET的漏极连接，连接到外部肖特基二极管的阳极
C1	2		LED3	I	电流沉3，升压转换器调节电流沉到VHR的最小电压
C2	3		SCL	I	I²C时钟信号
C3	10		OUT	I	输出电压感测引脚，用于过压保护的输出电压感测，连接到输出电容的正端
D1	1		PWM	I	PWM调光信号输入
D2	12		HWEN	I	硬件使能输入引脚，将HWEN拉高以启用设备并允许IC写命令或PWM控制
D3	11		IN	I	输入电源引脚，从IN到GND连接至少2.2μF的旁路电容
			暴露焊盘		电源接地暴露焊盘，应连接到地

五、电气特性

关键电气参数

在典型工作条件下（(V{IN}=3.6V)，(T{A}= + 25^{circ}C)），SGM37603A的一些关键电气参数如下：	参数	符号	条件	温度	最小值	典型值	最大值	单位
LED电流匹配	(I_{MATCH})	(I{LED}=12.21μA)，(V{LED}=300mV)	+ 25℃		11		%
		(I{LED}=25mA)，(V{LED}=180mV)	+ 25℃		1		%
绝对精度		(I{LED}=12.21μA)，(V{LED}=300mV)	+ 25℃		11		%
		(I{LED}=25mA)，(V{LED}=180mV)	+ 25℃		3		%
最小LED电流（每串）	(I_{LED_MIN})		+ 25℃	12.21			μA
最大LED电流（每串）	(I_{LED_MAX})		+ 25℃		25		mA
调节电流沉裕量电压	(V_{HR})	(I_{LED}=25mA)	+ 25℃		180		mV
NMOS开关导通电阻	(R_{NMOS})	(I_{SW}=250mA)	+ 25℃	0.25	0.35		Ω
NMOS开关电流限制	(I_{CL})		+ 25℃	1.7	2.2	2.7	A
输出过压保护	(V_{OVP})			28.5	29.5	30.5	V
OVP迟滞			+ 25℃		3		V
开关频率	(f_{SW})			950	1200	1400	kHz
最大升压占空比	(D_{MAX})			90	94		%
关断电流	(I_{SHDN})	芯片使能位 = 0，SDA = SCL = IN或GND	+ 25℃	0.5	1.5		μA
热关断温度	(T_{SD})				160		℃
热关断迟滞					20		℃
PWM输入
PWM调光频率范围	(DFR)		+ 25℃	20		100	kHz
启动延迟	(t_{START - UP})	PWM输入有效，PWM = 逻辑高，HWEN输入从低到高，(f_{PWM}=20kHz)（50%占空比）	+ 25℃		10		ms
输入逻辑高	(V_{IH})	HWEN、SCL、SDA、PWM输入		1.4			V
输入逻辑低	(V_{IL})	HWEN、SCL、SDA、PWM输入		0.4			V

I²C时序要求

I²C接口的时序要求如下表所示：	参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位
SCL时钟周期	(t_{1})	2.5			μs
数据建立时间到SCL高	(t_{2})	100			ns
数据输出稳定时间在SCL低之后	(t_{3})	0			ns
SDA低建立时间到SCL低（起始）	(t_{4})	100			ns
SDA高保持时间在SCL高之后（停止）	(t_{5})	100			ns

六、典型性能特性

不同条件下的性能表现

在(T{A}= + 25^{circ}C)，(V{IN}=3.7V)，(L1 = 10μH)（VLF504012MT - 100M），(D1 = NSR0530P2T5G)的条件下，SGM37603A的典型性能特性包括：

• 关断电流与输入电压的关系：随着输入电压的变化，关断电流会有所不同，不同温度下的曲线也有所差异。
• 静态电流（开关）与输入电压的关系：同样，静态电流也会受到输入电压和温度的影响。
• 升压效率与输入电压的关系：升压效率在不同的LED串配置下，随输入电压的变化而变化，且不同封装形式的曲线也有所不同。
• 升压效率与LED电流的关系：升压效率与LED电流也存在一定的关系，不同的LED串配置会导致不同的效率曲线。
• NMOS开关导通电阻与温度的关系：NMOS开关导通电阻随温度的升高而增大。
• 输出过压保护阈值与温度的关系：输出过压保护阈值在一定温度范围内相对稳定。

LED电流生产分布

通过对1000个样品的测试，得到了LED电流的生产分布情况，这有助于了解产品的一致性和稳定性。

七、功能框图与寄存器映射

功能框图

SGM37603A的功能框图展示了其内部结构，包括升压控制、故障检测、LED电流控制、调光控制等模块，各模块协同工作，实现对LED的高效驱动和保护。

寄存器映射

SGM37603A的寄存器均为8位，I²C从地址为0x36（0b0110110 + R/W）。主要寄存器及其功能如下：	地址	寄存器名称	功能描述
0x01	软件复位	用于软件复位设备，0为正常操作，1为复位设备，复位后自动返回0
0x10	使能控制	控制设备和LED的使能状态
0x11	亮度控制	控制亮度模式和斜坡功能
0x1A	亮度代码0	存储12位亮度代码的低4位
0x19	亮度代码1	存储12位亮度代码的高8位
0x1F	故障信息	存储各种故障标志，如LED串开路、短路、热关断、过流、过压等
0x1B	最大LED电流	设置最大LED电流

八、详细工作模式

操作模式

SGM37603A有多种操作模式，根据设备使能位、LED使能位、PWM输入和I²C亮度代码的不同组合，可实现不同的亮度控制和设备状态，具体如下表所示：	设备使能位	LED使能位	PWM输入	I²C亮度代码	亮度模式	LED电流
0	XXX	X	XXX	XX	设备禁用，LED关闭
1	000	X	XXX	XX	升压启用，LED电流禁用
1	至少一个启用	X	000	00	设备处于待机模式，LED关闭
1	至少一个启用	X	代码 > 000	00	见亮度控制模式计算
1	至少一个启用	0	XXX	01	设备处于待机模式，LED关闭
1	至少一个启用	PWM信号	XXX	01	见亮度控制模式计算
1	至少一个启用	0	XXX	10或11	设备处于待机模式，LED关闭
1	至少一个启用	X	000	10或11	设备处于待机模式，LED关闭
1	至少一个启用	PWM信号	代码 > 000	10或11	见亮度控制模式计算

亮度控制模式

SGM37603A有三种亮度控制模式：

1. I²C Only（亮度模式00）：仅通过I²C亮度寄存器控制LED