AAT2856是背光源用大电流双LDO电荷泵

特征

•输入电压范围：2.7V至5.5V

•三模式充电泵：

▪ 最多可驱动六个背光LED

▪ 32可编程背光电流设置：115μA至30mA

▪ 2MHz开关频率

•两个线性调节器：

▪ 200mA输出电流

▪ 200mV电压降

▪ 输出电压可从1.2V调整到V电池

▪ 快速停机输出自动放电

▪ 单个LDO启用输入

•内置热保护

•自动软启动

•-40°C至+85°C的温度范围

•TQFN44-28包装

应用

•支持摄像头的移动设备

•数码相机

•多媒体手机

一般说明

AAT2856是一款高度集成的电荷泵，具有针对锂离子/聚合物电池供电系统优化的双线性调节器。充电泵为白色LED背光提供电源。6个背光LED可在高达30毫安的条件下驱动。模拟技术ASCwire™ （高级简单串行控制™) 单线接口用于启用、禁用背光，并将电流设置为32个级别之一。背光电流匹配为1%，显示亮度均匀。

AAT2856提供两个高性能低噪声微功率™ 低压差线性稳压器。两个调节器都使用单独的使能输入，每个将提供高达200毫安的负载电流。LDO接地引脚电流仅为80μA，使AAT 2856成为电池操作应用的理想选择。

AAT2856内置短路和过温保护。软启动电路可防止启动和模式转换时出现过大的浪涌电流。

AAT2856采用无铅TQFN44-28封装，在-40°C至+85°C的环境温度范围内工作。

典型应用

典型特征

功能框图

功能描述

AAT2856是一个高度集成的背光LED驱动器，带有两个LDO线性稳压器。电荷泵LED驱动器驱动背光LED从2.7V到5.5V的输入电压。LDO稳压器在相同的输入电压范围内工作，产生的稳压输出电压低至1.2V。

LED驱动器

LED由内部充电泵驱动，根据电池电压和LED正向电压，直接从电源电压（1X或旁路模式）驱动LED，或将电源电压提高1.5倍（1.5X模式）或2倍（2X模式）。电荷泵只需要两个微小的1μF陶瓷电容，提供了一个比典型的电感式升压转换器解决方案更紧凑的解决方案。每个单独的LED由电流接收器驱动到AGND，允许在输入电压和LED正向电压的广泛范围内以高精度控制单独的电流，同时保持高效率。

电荷泵由LED电流接收器上的电压控制。当任何一个有源电流接收器开始下降时，电荷泵进入下一个更高的模式（从1X到1.5X或从1.5X到2X模式），以保持足够的LED电压以保持恒定的LED电流。AAT2856连续监测LED正向电压，并使用输入电压来确定何时降低电荷泵模式以获得更好的效率。还有一个500毫伏的模式转换滞后，防止电荷泵之间的模式振荡。

背光LED电流水平可通过ASCwire单线接口动态控制。背光部分有多个电流电平标度，最大电流电平固定在20毫安或30毫安，具体取决于编程选择的刻度。

如果没有使用背光或闪光电流接收器中的任何一个，请将该电流接收器连接到“输出”。电流控制器监控接收器电压，如果连接到OUT，则控制器确定电流接收器未使用或LED短路。无论哪种情况，控制器都会关闭受影响的电流接收器。

串行接口

AAT2856可通过ASCwire单线接口动态编程。ASCwire记录在ENS管脚处检测到的上升沿，以寻址和加载数据寄存器。在ENS输入保持高时间t（500μs）后，ASCwire锁定数据或地址。地址或数据由ENS上升边的数目来区分。由于数据寄存器各为4位，脉冲的微分数为24或16，因此地址0由17个上升沿识别，地址1由18个上升沿识别，地址2由19个上升沿识别，等等。数据被设置为1到16之间的任何数量的上升沿。一个典型的写协议是一个ENS上升边的突发，标识一个特定的地址，然后在t超时期间ENS保持高的暂停，然后是表示数据的上升边的突发，以及数据发送后的另一个t超时。一旦设置了一个地址，就允许多次写入该地址，因为每次写入后地址都不会重置。当更改地址或在关机后写入非默认地址时，需要地址边缘。地址0是关机后的默认地址。如果零件启用时只有数据边而没有地址，则地址0将被编程，背光通道BL1-BL6将根据应用的数据边数打开。

当ENS保持在低位的时间超过t（500μs）时，AAT 2856进入关机模式，并从中吸取小于1μa的电流。关机时，数据和地址寄存器重置为0。

表1a包含禁用独立信道控制时的ASCwire串行接口地址功能（默认情况下禁用独立信道控制），反之，表1b包含启用独立信道控制时的ASCwire串行接口地址功能。

光电流控制（地址0-3）

使用地址0-3对所有六个背光LED频道进行编程。所有6个背光通道通过写入地址0，然后写入1到16之间的任何数据，编程到相同的电流电平。要仅对主信道BL1到BL5进行编程，请使用地址1。类似地，使用地址2仅对子信道BL6进行独立编程。

AAT2856采用了额外的电路，优化了极低背光电流设置的性能。一个单独的地址用来激活这个电路。要对低电流设置进行编程以提高性能和效率，请写入地址3。与根据表2和图2具有当前电平设置的地址0-2不同，地址3具有由表3中的低电流背光设置描述的单独的一组电流电平。

最大背光电流（地址12）

有两个独立的电流等级刻度适用于地址0-2:20毫安和30毫安。根据地址12处的最大背光电流设置，两个刻度中只有一个可以在任何给定时间激活，而不能同时激活。默认情况下，启动时20毫安刻度处于活动状态。要更改为30毫安刻度，或返回20毫安刻度，请写入地址12。

由于在任何给定时间只能激活其中一个刻度，因此不能在主刻度和副刻度之间混合20毫安和30毫安刻度。当将地址12设置为30毫安刻度时，只能在主刻度和副刻度之间混合该刻度的电流水平。当更改最大电流刻度时，无论刻度如何，数据都保持不变。当最大电流标度改变时，先前存储的数据值将保持不变，但由于单独最大电流标度上的不同电流值，当前值将改变。

背光独立通道控制（地址15）

AAT2856具有独特的独立通道控制模式，通过该模式，可以启用和禁用单个背光LED通道，以形成活动通道的自定义排列。

要启用独立通道控制模式，请将数据8写入地址15。要退出单独模式控制，可以通过按ENS low（低）并保持ENS low（低）超过ASCwire的t闩锁时间来重置AAT 2856状态机。

在启用独立信道控制的情况下，地址2和3的功能将符合表8和表9所述。启用独立通道控制后，地址0也不再适用。如表中列出的可能设置所示，可以启用和禁用背光通道的任何组合。地址2和3的原始功能（次级背光电流BL6和低电流背光）不再可用，除非内部状态机已重置为默认模式操作（当ENS逻辑低>500μs时）。最大背光电流标度（地址12）的功能未被独立通道控制的启用所修改。

LDO使能始终独立于ASCwire编程。

低压差调节器

AAT2856包括两个独立的LDO线性稳压器。调节器在输入电压为2.7伏至5.5伏的范围内工作。AAT2856提供单独的LDO使能输入（ENA和ENB），以单独控制LDO的操作。LDO输出电压通过电阻分压器从输出端（OUTA或OUTB）设置到反馈输入端（FBA或FBB）。调节器控制输出电压，使分压器输出处于1.2V反馈阈值。200毫安负载电流下的200毫伏低压差允许调节器保持输出电压调节。

每个LDO稳压器可向负载提供高达200mA的连续电流。它们包括限流和热过载保护，以防止损坏负载或LDO。

应用程序信息

LDO输出电压编程

LDOA和LDOB的输出电压由外部电阻分压网络编程。如下所示，R和R的选择是一个直接的问题。

通过考虑反馈网络偏置电流和电阻值之间的折衷选择R。较高的电阻值允许杂散电容成为电路性能的一个较大因素，而较低的电阻值会增加偏置电流并降低效率。

要选择合适的电阻值，首先选择R，使反馈网络偏置电流小于10μA。然后，根据所需的V，根据下式计算R。下面是一个计算示例。

选择120K的R值，产生1.2V/120K=10μa的小反馈网络偏置电流。期望输出电压为1.8V。根据此信息，R由下式计算。

结果是R=60K。由于60K不是标准的1%值，因此选择60.4K。根据本例计算，对于V=1.8V，使用R=120K和R=60.4K。输出电压和相应电阻值示例见表8。

必须仔细评估典型应用以外的设定电阻值的选择，以确保应用的性能要求仍然能够得到满足。

设备功率效率

AAT2856的功率转换效率取决于电荷泵模式。根据定义，设备效率表示为输出到led的功率除以消耗的总输入功率。

当输入电压足够大于LED正向电压时，该装置通过在1X模式下工作来优化效率。在1X模式下，设备作为旁路开关工作，并将输入电源直接传递给输出。通过简化led具有均匀Vf的条件，功率转换效率可近似为：

由于非常低的1X模式静态电流，输入电流几乎等于传送到LED的总输出电流。此外，低电阻旁路开关引入从输入到输出的可忽略的电压降。

当输入电压不足以维持LED驱动电流时，AAT2856通过检测进一步保持优化的性能和效率。当输入电压相对于LED正向电压降得太低时，设备自动切换到1.5X模式。

在1.5X模式下，输出电压可以提高到输入电压的3/2。3/2转换比使输入电流相应增加1/2。对于理想转换，1.5X模式效率由以下公式给出：

类似地，当输入进一步下降，使得1.5X模式不能再维持LED驱动电流时，设备将自动切换到2X模式。在2X模式下，输出电压可以提高到输入电压的两倍。倍频转换比引入了相应的输入电流倍频。对于理想转换，2X模式效率由下式给出：

LED选择

AAT2856设计用于驱动高强度白光led。它特别适用于工作正向电压在1.5V到4.2V之间的LED。

电荷泵还可以驱动其他具有类似于白光LED特性的负载。对于各种负载类型，AAT2856提供了一个大电流，可编程的理想恒流源。

电容器选择

仔细选择四个外部电容C、C、C和C非常重要，因为它们会影响开启时间、输出纹波和瞬态性能。采用低等效串联电阻（ESR）陶瓷电容器可获得最佳性能。一般来说，低ESR可定义为小于100mΩ。

对于AAT 2856使用的所有其他类型的电容器，强烈建议使用陶瓷合成电容器。陶瓷电容器比钽和铝电解电容器有许多优点。陶瓷电容器通常具有非常低的ESR、最低的成本、较小的PCB占地面积和非极性。低ESR陶瓷电容器有助于最大化电荷泵瞬态响应。由于陶瓷电容器是非极化的，它们不容易造成错误的连接损坏。

等效串联电阻

ESR是选择电容器时要考虑的一个重要特性。ESR是电容器内部的电阻，由引线、内部连接、尺寸或面积、材料成分和环境温度引起。对于陶瓷电容器，电容器ESR通常以毫欧姆为单位进行测量，对于钽或铝电解电容器，ESR的范围可以超过几欧姆。

陶瓷电容器材料

小于0.1μF的陶瓷电容器通常由NPO或C0G材料制成。NPO和C0G材料通常具有严格的耐受性，并且在温度下非常稳定。较大的电容值通常由X7R、X5R、Z5U或Y5V介质材料组成。大型陶瓷电容器通常可用于低成本的介质，但AAT 2856应用通常不需要大于10μF的电容器。

电容面积是ESR的另一个贡献因素。物理尺寸较大的电容器与等效材料较小的电容器相比，其ESR较低。与较小封装尺寸的等值电容器相比，这些较大的器件可以改善电路性能。

印刷电路板布局

要获得足够的电气和热性能，必须仔细注意PCB布局。在最坏的工作条件下，芯片必须在满负载时消耗相当大的功率。必须达到足够的散热，以确保预期的操作。

图3展示了一个PCB布局示例。包装底部有一个外露的金属挡板。暴露在外的桨叶在热的作用下，从芯片中传递热量，并在电的作用下，作为接地连接。

遵循几个重要的PCB设计准则，可以显著降低连接的环境热阻（θ）。

直接在包装下的印刷电路板区域应电镀，以便在回流过程中，暴露的叶片可以与顶层印刷电路板铜匹配。应使用多个镀铜通孔，以电气和热方式将上表面桨叶区域连接到附加接地平面和/或底层地面浇注。

芯片接地在内部连接到桨和AGND和PGND引脚。如示例所示，将接地引脚连接到带有痕迹的外露拨杆区域是一种良好的做法。

飞行电容器C1和C2应连接在IC附近。轨迹长度应保持较短，以最小化路径电阻和电位耦合。输入和输出电容器也应尽可能靠近芯片放置。

评估板用户界面

AAT2856评估板的用户界面通过4个按钮和多个连接终端提供。该板通过提供外部电源并按下单个按钮或按钮组合来操作。下表显示了每个按钮或按钮组合的功能。

要给电路板供电，请将电源或电池连接到DC-和DC+端子。通过将J1跨接器定位到接通位置来连接电路板的电源。红色LED指示灯表示已通电。

两个LDO的启用都与跳线J3和J4相连。这些终端必须连接到外部电源才能打开/关闭LDO。

当应用外部使能信号时，必须考虑电压水平。外部施加的电压不能超过施加到设备（DC+）的输入引脚上的电源电压。

LDO负载可以直接连接到评估板。为了获得足够的性能，请确保在OUTA/OUTB和DC之间连接负载-而不是系统中的其他一些GND。

评估板布局

评估委员会示意图

包信息

[1]. 超过绝对最大额定值的应力可能会对设备造成永久性损坏。不暗示在规定的操作条件以外的条件下进行功能操作。一次只能应用一个绝对最大额定值。

[2]. 安装在FR4电路板上。

[3]. 环境温度高于25°C时，减额6.25 mW/℃。

[4]. AAT2856保证在-40°C至+85°C的工作温度范围内满足性能规范，并通过设计、特性和与统计过程控制的相关性来保证。

[5]. 电流匹配被定义为任何接收电流与所有活动通道平均值的偏差。

[6]. LDOA和LDOB的启用在外部手动设置。

[7]. XYY=程序集和日期代码。

[8]. 样品库存通常保存在以粗体列出的零件号上。

[9]. 无铅封装系列包括QFN、TQFN、DFN、TDFN和STDFN，由于制造工艺的原因，在引线端子的末端露出铜（未镀）。暴露铜边缘的焊角无法保证，也不需要确保底部焊料连接正确。