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AAT1235

器件型号:AAT1235
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厂商名称:ANADIGICS [ANADIGICS, Inc]
厂商官网:http://www.anadigics.com
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AAT1235器件文档内容

                                                                                                  AAT1235

                                                                         High Efficiency White LED Drivers
                                                                                     for Backlight and Keypad

General Description                                                           Features                      SwitchRegTM

The AAT1235 is a highly integrated, high efficiency                            Input Supply Voltage Range: 2.7V to 5.5V
power solution for white LED backlight and keypad                              Maximum Boost Output Drive: Up to 24V at 100mA
backlights in mobile/portable devices. It is based on a                        Up to 85% Efficient Operation
switching boost converter which steps up the single-                           Up to 2MHz Switching Frequency with Small
cell lithium-ion/polymer battery voltage to drive 5
strings of series-connected white LEDs with preci-                                Inductor
sion current regulation. The AAT1235 is capable of                            User-Programmable Full-Scale LED Current, Up
driving a total of four LEDs per channel.
                                                                                  to 30mA
The boost converter can produce an output drive of                            Single-Wire AS2Cwire Serial Interface
up to 24V at 100mA. The high switching frequency
(up to 2MHz) provides fast response to load tran-                                 -- Five Addressable Registers
sients and allows the use of small external compo-                                     Independent LED Current Control by Group
nents. A fully integrated control circuit simplifies the                                   -- Backlight Group B1-B2, 16 Settings
design and reduces total solution size.                                                    -- Auxiliary Group A1-A3, 16 Settings
                                                                                       Independent LED ON/OFF Control
AnalogicTech's Advanced Simple Serial ControlTM
(AS2CwireTM) serial digital input is used to individual-                           -- Fast, 1MHz Serial Interface
ly turn each output sink on/off and adjust the LED                            Non-Pulsating, High-Performance LED Current
current by group. Unlike conventional pulse width
modulation (PWM) control of LED brightness, the                                    Drive for Uniform Illumination
AAT1235 drives the LEDs with constant, non-pulsat-                                 -- 10% Absolute Accuracy
ing current.                                                                       -- 2% Channel-to-Channel Matching
                                                                               Over-Voltage and Over-Temperature Protection
A similar device is also available with an I2C two-                            Automatic Soft-Start Minimizes Large Inrush
wire interface; please see the AAT1236 datasheet.                                  Current at Startup
                                                                               Available in 3x4mm TDFN34-16 Package
The AAT1235 is available in a Pb-free, thermally-
enhanced 16-pin 3x4mm TDFN package and is                                     Applications
specified for operation over the -40C to +85C tem-
perature range.                                                                Digital Still Cameras (DSCs)
                                                                               Keypad Backlight
Typical Application                                                            Large Panel Displays
                                                                               Mobile Handsets
                                                                               Personal Media Players
                                                                               PDAs and Notebook PCs
                                                                               White LED Backlight

                                                L= 2.2H      D1         Up to 24V Max           Keypad or
                                                                                                 RGB LEDs

                                                              COUT
                                                              2.2F

                                                              Backlight                          R2
                                                                LEDs                             187k

                                                LIN       SW             B1 B2 A1 A2 A3          R3
                                                                                                 12.1k
                  Input :                                                               OV

                  2.7V~5.5V                     VIN                  AAT1235

                             CIN    IN
                             2.2F
                                                     EN /SET                     RSET  GND AGND

                                                                              R1
                                                                         22.6k

                             AS 2Cwire Control

1235.2007.02.1.1                                                                                                         1
                                                         AAT1235

                                High Efficiency White LED Drivers
                                            for Backlight and Keypad

Pin Descriptions

   Pin #   Symbol  Function
      1       VIN
                   Input supply for the converter. Connect a 2.2F or larger ceramic capacitor from VIN to
      2       OV   GND.
                   Boost output over voltage detect pin. Use resistor divider to set the circuit's external over-
      3    EN/SET  voltage protection. See Applications Information for details.
      4        B1  AS2Cwire control or enable pin.
      5        B2  Backlight current sink 1. Connect the cathode of the last LED in the string to B1.
      6            Backlight current sink 2. Connect the cathode of the last LED in the string to B2.
             RSET  LED current set resistor. A 22.6k resistor from RSET to AGND sets the maximum LED cur-
      7            rent in A1-A3 and B1-B2 to 20mA.
      8        IN  Input bias supply for the internal circuitry. Connect IN to VIN directly at the AAT1235.
             GND   Ground for the boost converter. Connect GND to AGND at a single point as close to the
      9            AAT1235 as practical.
              SW   Boost converter switching node. A 2.2H inductor, connected between SW and LIN, sets the
   10, 11          boost converter's switching frequency.
     12       N/C  Not connected.
     13     AGND   Ground pin. Connect AGND to GND at a single point as close to the AAT1235 as practical.
     14            Auxiliary current sink 3. Connect the cathode of the last LED in the string to A3.
     15        A3  Auxiliary current sink 2. Connect the cathode of the last LED in the string to A2.
     16        A2  Auxiliary current sink 1. Connect the cathode of the last LED in the string to A1.
     EP        A1  Switched power input. Connect LIN to the external power inductor.
              LIN  Exposed paddle (bottom) Connected internally to SW. Connect to SW or leave floating.

Pin Configuration

                                TDFN34-16
                                (Top View)

                        VIN 1               16 LIN
                         OV 2               15 A1
                   EN/SET 3                 14 A2
                          B1 4              13 A3
                          B2 5              12 AGND
                                            11 N/C
                     RSET 6
                          IN 7              10 N/C
                                            9 SW
                       GND 8

2                                                    1235.2007.02.1.1
                                                                       AAT1235

                                              High Efficiency White LED Drivers
                                                          for Backlight and Keypad

Absolute Maximum Ratings1

TA = 25C unless otherwise noted.

    Symbol        Description                                         Value      Units
                  Input Voltage                                     -0.3 to 6.0     V
      VIN, IN     Switching Node                                                    V
        SW                                                               28
                  Maximum Rating                                                    V
EN/SET, Bx, Ax,                                                     VIN + 0.3
RSET, OV, LIN     Storage Temperature Range                                        C
                  Operating Temperature Range                       -65 to 150     C
         TS       Maximum Soldering Temperature (at leads, 10 sec)  -40 to 150     C
         TJ
       TLEAD                                                            300

Thermal Information2

Symbol            Description                                       Value        Units
                  Thermal Resistance                                  50         C/W
    JA            Maximum Power Dissipation3                           2
    PD                                                                             W

1. Stresses above those listed in Absolute Maximum Ratings may cause permanent damage to the device. Functional operation at condi-
   tions other than the operating conditions specified is not implied. Only one Absolute Maximum Rating should be applied at any one time.

2. Mounted on an FR4 circuit board.
3. Derate 20mWC above 40C ambient temperature.

1235.2007.02.1.1                                                                        3
                                                                             AAT1235

                                                    High Efficiency White LED Drivers
                                                                for Backlight and Keypad

Electrical Characteristics1

VIN = 3.6V; CIN = 2.2F;TA = -40C to +85C, unless otherwise noted. Typical values are at TA = 25C.

   Symbol        Description                        Conditions                      Min               Typ  Max Units

Power Supply     Input Voltage Range                                                2.7               150  5.5  V
       VIN       Maximum Output Voltage
                                                                                                       20  24   V
   VOUT(MAX)                                                                                            2
                                                                                                      300
                                                    VIN Rising                                        1.2  2.7  V
                                                    Hysteresis                                        100
   VUVLO         UVLO Threshold                                                                        80       mV
                                                                                                      200
                                                    VIN Falling                     1.8               760       V

       ICC       Operating Current (No Switching)   B1 = B2 = A1 = A2 = A3 = 1.2V,                    140  300 A
                                                                                                       15
   ISHDN(MAX)    IN Pin Shutdown Current            2mA Setting, RSET = 226k                               1.0 A
       IOX       Maximum Continuous Output Current  EN = GND
       IDX       Current Sink Accuracy
                 Current Matching Between Any       VO = 24V                        100                         mA
   IDX-Matching  Sink Channels
                                                    RSET = 22.6k                    18                     22 mA

                                                    RSET = 22.6k,                                          5    %

                                                    A1 = A2 = A3 = B1 = B2 = 0.4V

   TSS           Soft-Start Time                    From Enable to Output                                       s

                                                    Regulation; VFB = 300mV

   VOV           OVP Threshold Voltage              VOUT Rising                     1.1                    1.3  V
                 OVP Threshold Hysteresis
                                                                                                                mV

   RDS(ON)N      Low Side Switch On Resistance      IOUT = 100mA                                                m
   RDS(ON)IN     Input Disconnect Switch            IOUT = 100mA
                 Current Set Ratio                  ISINK/IRSET, VRSET = 0.6V                                   m
       ISET      Input Switch Current Limit
      ILIMIT                                                                                     1.2            A/A
EN/SET Input
                                                                                                                A

   VEN(L)        Enable Threshold Low                                                                      0.4  V

   VEN(H)        Enable Threshold High                                              1.4                         V
                                                                                    0.3
   TEN/SET LO    EN/SET Low Time                                                                           75 s

   TEN/SET HI    EN/SET High Time                                                                          75 s

   TOFF          EN/SET Off Timeout                                                                        500 s

   TLAT          EN/SET Latch Timeout                                                                      500 s

   IEN/SET       EN/SET Input Leakage               VEN/SET = VIN = 5V              -1                     1    A

Thermal Protection

   TJ-TH         TJ Thermal Shutdown Threshold                                                                  C
   TJ-HYS        TJ Thermal Shutdown Hysteresis                                                                 C

1. The AAT1235 is guaranteed to meet performance specifications over the -40C to +85C operating temperature range is assured by
   design, characterization, and correlation with statistical process controls.

4                                                                                                          1235.2007.02.1.1
                                                                                                        AAT1235

                                                                               High Efficiency White LED Drivers
                                                                                           for Backlight and Keypad

Typical Characteristics

                               Efficiency vs. LED Current                                                           Efficiency vs. LED Current

                                   (Group B On; Group A Off)                                                            (Group B Off; Group A On)

                  83                               VIN = 5V                                           84
                  82
                  81                                                                                  83                 VIN = 5V
                  80
Efficiency (%)    79                                                           Efficiency (%)         82
                  78
                  77                                                                                  81
                  76
                                                               VIN = 3.6V                             80                                     VIN = 3.6V
                     1.6                      VIN = 4.2V
                                                                                                      79

                                                                                                                            VIN = 4.2V

                                                                                                      78

                                                                                                      77

                          3.9  6.2  8.5 10.8 13.1 15.4 17.7                20                             1.6  3.9  6.2  8.5 10.8 13.1 15.4 17.7                       20

                               Output LED Current (mA)                                                              Output LED Current (mA)

                               Efficiency vs. LED Current                                             LED Current Accuracy vs. Supply Voltage

                                        (Group A and B On)

                  86                                                                                  3

                  85                                                                                  2

Efficiency (%)    84      VIN = 5V                                             Accuracy (%)                                           IB1, B2, A1, A2, A3

                                                                                                      1

                  83

                                                                                                      0

                  82                          VIN = 3.6V

                  81                                                                                  -1

                                                VIN = 4.2V                                            -2

                  80

                  79                                                                                  -3

                  1.6     3.9  6.2  8.5 10.8 13.1 15.4 17.7                20                             2.7  3.1  3.4  3.8            4.1       4.5      4.8    5.2  5.5

                               Output LED Current (mA)                                                                   Supply Voltage (V)

                          LED Current vs. Supply Voltage                                                              Shutdown Current vs.
                                                                                                              Supply Voltage and Temperature
                  20.0
                                                                                                      0.7
                                                            IB1
                                                                               Shutdown Current (A)  0.6
                  19.8
                                                                                                                                                          25C
LED Current (mA)  19.6              IA1
                                                                                                      0.5
                  19.4
                                                                                                                                     85C

                                                                                                      0.4

                  19.2

                  19.0                                                                                0.3

                  18.8                                                IA3                             0.2

                                         IB2                     IA2                                  0.1

                  18.6                                                                                                                                     -40C

                  18.4                                                                                0.0
                        2.7 3.1 3.4 3.8 4.1 4.5 4.8 5.2 5.5
                                                                                                          2.7  3.1  3.5       3.9            4.3           4.7  5.1    5.5

                                    Supply Voltage (V)                                                                   Supply Voltage (V)

1235.2007.02.1.1                                                                                                                                                       5
                                                                                                                                                        AAT1235

                                                                                                                               High Efficiency White LED Drivers
                                                                                                                                           for Backlight and Keypad

Typical Characteristics

                                LED Current vs. Temperature                                                                                                       LED Current Accuracy vs. Temperature

                                          (All Channels = 20mA)                                                                                                                      (All Channels = 20mA)

                  21.2           IA3                                                                                           LED Current Accuracy (%)        4
                  21.0          IB1
                  20.8                                                                                                                                         3
                  20.6                    IB2
LED Current (mA)  20.4                                                                                                                                         2
                  20.2
                  20.0                                                                                                                                         1
                  19.8
                  19.6                                                                                                                                         0                  IB1
                  19.4
                  19.2                                                IA2                                                                                 -1            IA2                              IA3
                  19.0
                                                                                                                                                          -2
                       -40
                                                                                                                                                          -3                               IB2, A1

                                                                 IA1                                                                                      -4

                                                                                                                                                          -5

                                                                                                                                                          -6

                                -15            10  35            60                                                        85                                     -40        -15       10           35             60                85

                                               Temperature (C)                                                                                                                        Temperature (C)

                                     Shutdown Operation                                                                                                                             Output Ripple

                                             (All Channels)                                                                                                                       (All Channels = 20mA)

                           5                                                                                                                                                                                               Inductor Current (bottom) (A)Output Voltage (top) (V)14.5
                                                                                                                           Inductor Current (bottom) (A)Switching Node (middle) (V)
   Enable (V)                                                                                                                                                     14.0

                           0

                          50                                                                                                                                      13.5                                             16V

IGROUP_A (mA) 0

                                                                      50                                                                                                                                 0V

IGROUP_B (mA)                                                         0                                                                                                                                                         1.0
                                                                                                                                                                                                                                0.5
                       0.5                                                                                                                                                                                                      0.0

IINDUCTOR (A)

                         0

                                               Time (50s/div)                                                                                                                         Time (200ns/div)

Output Voltage (top) (V)                          Output Ripple                                                                Switching Frequency (MHz)               Switching Frequency vs.
   Switching Node (middle) (V)                                                                                                                                   Supply Voltage and Temperature
                                                   (All Channels = 10mA)
                                                                                                                                                          2.5
                                13.5
                                13.0                                                                                                                      2.0                                                      25C
                                12.5
                                                                                                                                                          1.5
                                                                                                      14V
                                                                                       0V                                                                                                                                -40C

                                                                                                                      0.5                                 1.0
                                                                                                                      0.0
                                                                                                                                                                                           +85C
                                                         Time (200ns/div)
                                                                                                                                                          0.5

                                                                                                                                                          0.0

                                                                                                                                                                  2.7   3.1       3.5  3.9          4.3       4.7       5.1          5.5

                                                                                                                                                                                       Supply Voltage (V)

6                                                                                                                                                                                                                  1235.2007.02.1.1
                                                                                                                                               AAT1235

                                                                                                                      High Efficiency White LED Drivers
                                                                                                                                  for Backlight and Keypad

Typical Characteristics

                                         Line Transient                                                                                                     Enable Threshold Low vs.
                                                                                                                                                       Supply Voltage and Temperature
                                       (All Channels = 20mA)
                                                                                                                                                1.1
                           4.5                                                           Output Voltage (bottom) (V)  Enable Threshold Low (V)

Input Voltage (top) (V)    4.0

                           3.5                                                                                                                  1.0

                           3.0                                                     14.2                                                               -40C

                                                                                   14.1                                                         0.9

                                                                                   14.0                                                         0.8 25C

                                                                                   13.9                                                         0.7

                                                                                   13.8                                                              +85C

                                                                                                                                                0.6

                                                                                                                                                     2.7  3.1  3.5  3.9     4.3     4.7      5.1  5.5

                                              Time (50s/div)                                                                                                       Supply Voltage (V)

Enable Threshold High (V)              Enable Threshold High vs.                                                                                   Input Disconnect Switch Resistance vs.
                                   Supply Voltage and Temperature                                                                                       Supply Voltage and Temperature

                           1.2                                                                                                                  280

                                                                                                                                                260                 +120C

                           1.1         -40C  25C                                                                                                                          +100C

                                                                                                                      DS(ON)IN R (m)            240

                           1.0                                                                                                                  220

                           0.9                                                                                                                  200                 +85C

                                                                          +85C                                                                 180 +25C

                           0.8                                                                                                                  160

                           0.7                                                                                                                  140

                           2.7  3.1    3.5    3.9   4.3        4.7                 5.1   5.5                                                    2.5       3.0  3.5  4.0     4.5         5.0  5.5  6.0

                                              Supply Voltage (V)                                                                                                    Supply Voltage (V)

                                    Low Side Switch On Resistance                                                                                              Soft Start Operation
                                vs. Supply Voltage and Temperature
                                                                                                                                                                (All Channels = 20mA)
                           160
                                                                                                                                                                                                                               2
RDS(ON)N (m)               140                                                                                        EN/SET (V)                                                                                               0

                                                         +120C                                                                               20                                                                             0.5
                                                                                                                                              10                                                                             0
                           120
                                                                                                                          VOUT (V) 0                                 Time (200s/div)
                                                                           +100C
                                                                                                                      IINDUCTOR (A)
                           100

                           80          +85C

                                +25C

                           60

                           40

                           2.5  3.0    3.5    4.0   4.5           5.0              5.5   6.0

                                              Supply Voltage (V)

1235.2007.02.1.1                                                                                                                                                                                                                  7
                                                                                                                                                                       AAT1235

                                                                                                                                              High Efficiency White LED Drivers
                                                                                                                                                          for Backlight and Keypad

Typical Characteristics

EN/SET Off Timeout (TOFF) (s)                EN/SET Off Timeout vs.                                                                          EN/SET Latch Timeout (TLAT) (s)               EN/SET Latch Timeout vs.
                                        Supply Voltage and Temperature                                                                                                                  Supply Voltage and Temperature

                                400                                                                                                                                             400

                                                                                -40C                                                                                           350

                                350                                                                                                                                                                                            -40C

                                300                                                                                                                                             300

                                250                                                                                                                                             250

                                                                                          +85C                                                                                 200

                                200                                                                                                                                                                                                      +85C

                                150                                                                                                                                             150

                                                                    +25C                                                                                                                                                     +25C

                                100                                                                                                                                             100

                                50                                                                                                                                              50

                                2.7  3.1  3.5  3.9  4.3                    4.7  5.1                                      5.5                                                        2.7  3.1  3.5  3.9  4.3            4.7            5.1                                5.5

                                               Supply Voltage (V)                                                                                                                                  Supply Voltage (V)

EN/SET (top) (V)                       Transition of LED Current                                                            IA1 (middle) (A)  EN/SET (top) (V)                         Transition of LED Current                                                            IA1 (middle) (A)
                                                                                                                         IB1 (bottom) (A)                                                                                                                                IB1 (bottom) (A)
                                (Group B = 1.8mA; Group A = 20mA to 1.8mA)                                                                                                      (Group B = 1.8mA to 20mA; Group A = 20mA)

                                4                                                                                                                                               4
                                2                                                                                                                                               2
                                0                                                                                                                                               0

                                                                                                                   0.02                                                                                                                                            0.02
                                                                                                                   0                                                                                                                                               0
                                                                                                                                                                                                                                                                   0.02
                                                                                                                   0                                                                                                                                               0

                                                     Time (250s/div)                                                                                                                               Time (250s/div)

EN/SET (top) (V)                       Transition of LED Current                                                            IA1 (middle) (A)
                                                                                                                         IB1 (bottom) (A)
                                (Group B = 20mA; Group A = 20mA to 1.8mA)

                                4
                                2
                                0

                                                                                                                   0.02
                                                                                                                   0
                                                                                                                   0.02
                                                                                                                   0

                                                    Time (250s/div)

8                                                                                                                                                                                                                                     1235.2007.02.1.1
                                                                                AAT1235

                                                       High Efficiency White LED Drivers
                                                                   for Backlight and Keypad

Functional Block Diagram

                                   LIN  SW

                  VIN

                  IN                                                D/A   A1

                          Boost                        ROM          D/A   A2

                          Converter

                  OV      Control

                                                                    D/A   A3

                                        V(A1, A2, A3)               D/A   B1
                                        VREF

                                        V(B1, B2)      ROM
                                        VREF
                                                                    D/A   B2

                  EN/SET  AS2Cwire                     Max Current
                           Control                     Adjustment

                                     GND AGND                       RSET

Functional Description                                 with a different configuration on each channel.
                                                       Unused sink channel(s) must be connected to
The AAT1235 consists of a controller for the step-up   AGND to ensure proper function of the AAT1235.
switching converter and its power switch, and five
regulated current sinks each programmable at 16        Control Loop
levels into two groups, which can be turned on/off
individually. An external Schottky diode, a power      The AAT1235 provides the benefits of current
inductor, an output capacitor, and a resistor divider  mode control with a simple hysteretic output cur-
are required to complete the solution.                 rent loop providing exceptional stability and fast
                                                       response with minimal design effort. The device
The AAT1235's boost controller is designed to          maintains exceptional constant current regulation,
deliver 100mA up to 24V. The AAT1236 is capable        transient response, and cycle-by-cycle current limit
of driving a total of five channels divided into two   without additional compensation components.
groups with four white LEDs connected in series at
each channel.                                          The AAT1235 modulates the power MOSFET
                                                       switching current to maintain the programmed sink
The output load current can be programmed by the       current through each channel. The sink voltage at
current sink magnitudes. AS2Cwire programming          each channel is monitored and the controller pro-
allows independent control of two current sink         vides direct feedback in order to maintain the
groups (A1 to A3 and B1 to B2) and control on/off      desired LED current.

1235.2007.02.1.1                                                              9
                                                                                 AAT1235

                                                        High Efficiency White LED Drivers
                                                                    for Backlight and Keypad

The switching cycle initiates when the N-channel        the output voltage is charged to the input voltage,
MOSFET is turned ON and current ramps up in the         prior to switching of the N-channel power MOSFET.
inductor. The ON interval is terminated when the        A monotonic turn-on is guaranteed by the built-in
inductor current reaches the programmed peak cur-       soft-start circuitry, which eliminates output current
rent level. During the OFF interval, the input current  overshoot across the full input voltage range and
decays until the lower threshold, or zero inductor      all load conditions.
current, is reached. The lower current is equal to the
peak current minus a preset hysteresis threshold,       Current Limit and Over-Temperature
which determines the inductor ripple current. Peak      Protection
current is adjusted by the controller until the
desired LED output current level is met.                The switching of the N-channel MOSFET termi-
                                                        nates when a current limit of 1.5A (typical) is
The magnitude of the feedback error signal deter-       exceeded. This minimizes power dissipation and
mines the average input current. Therefore, the         component stresses under overload and short-cir-
AAT1235 controller implements a programmed cur-         cuit conditions. Switching resumes when the cur-
rent source connected to the output capacitor, par-     rent decays below the current limit.
allel with the LED channels. There is no right-half
plane zero, and loop stability is achieved with no      Thermal protection disables the AAT1235 when
additional compensation components. The con-            internal power dissipation becomes excessive, as it
troller responds by increasing the peak inductor        disables both MOSFETs. The junction over-tem-
current, resulting in higher average current in the     perature threshold is 140C with 15C of tempera-
inductor and LED channels.                              ture hysteresis. The output voltage automatically
                                                        recovers when the over-temperature fault condition
Under light load conditions, the inductor OFF inter-    is removed.
val current goes below zero and the boost convert-
er enters discontinuous mode operation. Further         Over-Voltage Protection
reduction in the load current results in a correspon-
ding reduction in the switching frequency. The          Over-voltage protection prevents damage to the
AAT1235 provides a pulsed frequency operation           AAT1235 during open-circuit causing high output
which reduces switching losses and maintains high       voltage conditions. An over-voltage event is defined
efficiency under light load conditions.                 as a condition where the voltage on the OV pin
                                                        exceeds the over-voltage threshold limit (VOV =
Operating frequency varies with changes in the          1.2V typical). When the voltage on the OV pin has
input voltage, output voltage, and inductor size.       reached the threshold limit, the converter stops
Once the boost converter has reached continuous         switching and the output voltage decays. Switching
mode, further increases in the LED current will not     resumes when the voltage on the OV pin drops
significantly change the operating frequency. A         below the lower hysteresis limit, maintaining an
small 2.2H (20%) inductor is selected to main-        average output voltage between the upper and
tain high frequency switching (up to 2MHz) and          lower OV thresholds multiplied by the resistor
high efficiency operation for outputs up to 24V.        divider scaling factor.

Soft Start / Enable                                     Under-Voltage Lockout

The input disconnect switch is activated when a         Internal bias of all circuits is controlled via the VIN
valid supply voltage is present and the EN/SET pin      input. Under-voltage lockout (UVLO) guarantees
is strobed high. Slew rate control on the input dis-    sufficient VIN bias and proper operation of all inter-
connect switch ensures minimal inrush current as        nal circuitry prior to soft start.

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                                                                                AAT1235

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                                                                   for Backlight and Keypad

Constant Current Output Level Settings                 Address 0 and 1: LED Brightness Control
and AS2Cwire Serial Interface
                                                       Outputs A1, A2, A3, B1, B2 are each capable of
The LED current sink level of each group and the       sinking up to 30mA. The maximum current can be
on/off status of each channel is controlled by         programmed by an external resistor at the RSET
AnalogicTech's AS2Cwire serial digital input. Since    pin. It is suggested to connect up to four white
each current sink is programmable, no PWM or           LEDs in series for each channel and to keep the
additional control circuitry is needed to control LED  same number of LEDs in each channel.
brightness. This feature greatly reduces the burden
on a microcontroller or system IC to manage LED        Outputs B1 and B2 are intended to drive the white
or display brightness, allowing the user to "set it    LEDs for the backlight in a phone, while A1:A3 can
and forget it." With its high-speed serial interface   supply the keypad LEDs. For large displays, all five
(1MHz data rate), the input sink current can be        outputs can be used.
changed quickly and easily. Also the non-pulsating
LED current reduces system noise and improves             Data       All Outputs (%)
LED reliability.
                                                            1                 100
AS2Cwire relies on the number of rising edges of            2                  84
the EN/SET pin to address and load the registers.           3                  71
AS2Cwire latches data or address after the EN/SET           4                  60
pin has been held high for time TLAT (500s).               5                  51
Address or data is differentiated by the number of          6                  43
EN/SET rising edges. Since the data registers are           7                  35
4 bits each, the differentiating number of pulses is        8                  31
24 or 16, so that Address 0 is signified by 17 rising       9                  26
edges, Address 1 by 18 rising edges, and so forth.         10                  21
Data is set to any number of rising edges between           11                 18
1 and including 16. A typical write protocol is a          12                  15
burst of EN/SET rising edges, signifying a particu-        13                 13.5
lar address, followed by a pause with EN/SET held          14                 12.0
high for the TLAT timeout period, a burst of rising        15                 10.5
edges signifying data, and a TLAT timeout for the          16                  9.0
data registers. Once an address is set, then multi-
ple writes to that address are allowed where only      Table 2: Address 0 and 1 for Current Setting as
data is issued. When EN/SET is held low for an         Percentage of the Maximum Level Set by RSET.
amount of time longer than TOFF (500s), the
AAT1235 enters into shutdown mode and draws            Address 2: LED Group B ON/OFF
less than 1A from the input. Data and Address         Control
registers are cleared (reset to 0) during shutdown.

                      EN/SET           Data            Data     B1   B2
                  Rising Edges      Register
Address                                                1        Off  Off
                           17     B1-B2 current
     0                     18     A1-A3 current        2        Off  On
     1                     19      B1-B2 on/off
     2                     20      A1-A3 on/off        3        On   Off
     3                     21   A1-A3, B1-B2 on
     4                                                 4        On   On

                                                       Table 3: Address 2 for Group B ON/OFF State.

Table 1: AS2Cwire Serial Interface Addressing.

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                                                                                 AAT1235

                                                        High Efficiency White LED Drivers
                                                                    for Backlight and Keypad

Address 3: LED Group A ON/OFF                           Address 4: LED Groups A & B ON
Control                                                 Control

    Data  A1          A2          A3                       B2  B1             A1      A2  A3

    1     Off         Off         Off                      On  On             On      On  On

    2     Off         Off         On                    Table 5: Address 4 for Turning Group A and B
                                                                                     All On.
    3     Off         On          Off
                                                        Address 4 turns on all channels with the current
    4     Off         On          On                    programmed by Addresses 0 and 1. No DATA
                                                        needs to be provided.
    5     On          Off         Off

    6     On          Off         On

    7     On          On          Off

    8     On          On          On

Table 4: Address 3 for Group A ON/OFF State.

AS2Cwire Serial Interface Timing

                              Address                          Data

                                    THI           TLAT                          TLAT
                              TLO

           EN/SET     1    2      17          18           1   2 . . . n  16
          Address
                                  0                                1

          Data Reg 1                                    0                             n

          Data Reg 2                                    0

12                                                                                        1235.2007.02.1.1
                                                                              AAT1235

                                                     High Efficiency White LED Drivers
                                                                 for Backlight and Keypad

Application Information                                     35LED Current (mA)
                                                            30
Channel Disable                                             25
                                                            20
Tie all unused channels to AGND. On start-up,               15
these channels will be automatically disabled.              10

LED Selection                                                 5
                                                              0
Although the AAT1235 is specifically designed to
drive white LEDs, the device can also be used to                10 36 62 88 114 140 166 192 218 244 270
drive most types of LEDs with forward voltages
ranging between 2.0V and 4.7V. Since the A1, A2,                                               RSET (k)
A3, and B1, B2 input current sinks are matched
with low voltage dependence, the LED-to-LED          Figure 1: LED Current vs. RSET Values.
brightness will be matched regardless of the indi-
vidual LED forward voltage (VF) levels. In some      Over-Voltage Protection
instances, it may be necessary to drive high-VF
type LEDs. The low dropout (~0.1V @ 20mA ILED)       The over-voltage protection circuit consists of a
current sinks in the AAT1235 make it capable of      resistor network connected from the output voltage
driving LEDs with forward voltages as high as 4.7V   to the OV pin (see Figure 2). This over voltage pro-
from an input supply as low as 3.0V. LED outputs     tection circuit prevents damage to the device when
A1-A3 and B1-B2 can be combined to drive high-       one of the five channels has an open LED circuit.
current LEDs without complication, making the        The AAT1235 continues to operate; however, the
AAT1235 a perfect application for large LCD dis-     LED current in the remaining channels is no longer
play backlighting and keypad LED applications.       regulated and the actual LED current will be deter-
                                                     mined by the externally programmed over-voltage
Constant Current Setting                             protection threshold, the inductor value, and the
                                                     switching frequency.
The LED current is controlled by the RSET resistor.
For maximum accuracy, a 1% tolerance resistor is     The resistor divider can be selected such that the
recommended. Table 6 shows the RSET resistor         over-voltage threshold occurs prior to the output
value for AAT1235 for various LED full-scale cur-    reaching 24V (VOUT(MAX)). The value of R3 should
rent levels.                                         be selected from 10k to 20k to minimize switch-
                                                     ing losses without degrading noise immunity:

                                                                       R2  =  R3      VOUT(PROTECTION)  -  1
                                                                                              VOV

ILED (mA)         RSET (k)                                             AAT1235         VOUT                 COUT
     30               14.7                                                                   R2
     25               17.4                                                   OV              R3
     20               22.6                                               GND
     15               29.4
     10               44.2
      5               93.1

    Table 6: Maximum LED Current and RSET            Figure 2: Over-Voltage Protection Circuit.
    Resistor Values (1% Resistor Tolerance).
Maximum LED current per channel versus RSET
value is shown in Figure 1.

1235.2007.02.1.1                                                                                                  13
                                                                                     AAT1235

                                                            High Efficiency White LED Drivers
                                                                        for Backlight and Keypad

If four LEDs are connected in series on one chan-                 It is always recommended to use the same number
                                                                  of WLEDs on each channel and set the appropriate
nel, the total VF from the WLEDs could be as high                 over-voltage protection. Failure to do so may cause
as 18.8V. Therefore, using R3 = 12.1k and setting                 any one of the (5) sink pins to exceed the absolute
VOUT(PROTECTION) = 20V is recommended. Selecting                  maximum rating voltage and permanently damage
a 1% resistor, this results in R2 = 187k (rounded to              the device in case the channel is disconnected
the nearest standard 1% value).                                   (open circuit failure). Examples of over voltage set-
                                                                  tings for various strings of series-connected LEDs
                                                                  are shown in Table 7.

    Number of WLEDs                 Total Maximum VF (V)                    VOUT(PROTECTION) (V)            R3 = 12.1k
     on Each Channel                              18.8                                   20                    R2 (k)
                                                  14.1                                   15
                  4                                9.4                                   10                        187
                  3                                                                                                140
                  2                                                                                               88.7

                                    Table 7: Over-Voltage Protection Settings.

                                                            VOUT

                                    JP1     JP2                                 JP3               JP4                               JP5
                                    0       0                                   0                 0                                 0

                                      LED1    LED6                                LED11             LED16                             LED21

                                      LED2    LED7                       D1        LED12             LED17                             LED22
                                      LED3                  MBR0530T1              LED13             LED18                             LED23
                                      LED4                                         LED14             LED19
                             R2     JP6     LED8                                                                                              C2
                             187k   0                                                                                                         2.2F
                                                                                                                                              25V
                                                                  SW_Node

                 VIN                        LED9                                                                                       LED24

     JP6                                                                    L1
         3
         2                                  JP7        U1               2.2H
         1                                  0
                                                       AAT1235 TDFN3X4          JP8               JP9                               JP10
Enable/Set
                                                    1  VIN  LIN         16      0                 0                                 0
                                                    2                   15
                                                    3  OV   A1          14
                                                    4  EN/SET A2        13
                                                    5  B1   A3          12
                                                    6  B2 AGND          11
                                                    7  RSET NC          10
                      C1                            8  IN   NC          9
                      2.2F  R3     R1                 GND  SW
                             12.1k  22.6k

                                                                                RTN

                                                                                         L1: 2.2uH Taiyo Yuden NR4018T2R2M
                                                                                         C1: 0805 10V 2.2F X7R GRM21BR71A225KA01
                                                                                         C2: 0805 25V 2.2F X7R GRM21BR71E225KA73L
                                                                                         LED1-24: OSRAM LW M673 or equivalent

                      Figure 3: A AAT1235-based High Efficiency White LED Driver Schematic.

14                                                                                                                                     1235.2007.02.1.1
                                                                                  AAT1235

                                                         High Efficiency White LED Drivers
                                                                     for Backlight and Keypad

LED Brightness Control                                   tor. During the OFF time, the N-channel power
                                                         MOSFET is not conducting. Stored energy is trans-
The AAT1235 uses AS2Cwire programming to con-            ferred from the input battery and boost inductor to
trol LED brightness. The output current of the           the output load through the output diode.
AAT1235 can be changed successively to brighten
or dim the LEDs in smooth transitions (i.e., to fade     Duty cycle is defined as the ON time divided by the
in or fade out) or in discrete steps, giving the user    total switching interval:
complete programmability and real-time control of
LED brightness.                                          D=          TON
                                                                 TON + TOFF

Selecting the Schottky Diode                             = TON  FS

To ensure minimum forward voltage drop and no            The maximum duty cycle can be estimated from
recovery, high voltage Schottky diodes are recom-        the relationship for a continuous mode boost con-
mended for the AAT1235 boost converter. The out-         verter. Maximum duty cycle (DMAX) is the duty cycle
put diode is selected to maintain acceptable effi-       at minimum input voltage (VIN(MIN)):
ciency and reasonable operating junction tempera-
ture under full load operating conditions. Forward       DMAX =  VOUT - VIN(MIN)
voltage (VF) and package thermal resistance (JA)                      VOUT
are the dominant factors in selecting a diode. The
diode's non-repetitive peak forward surge current        The average diode current during the OFF time can
rating (IFSM) should be considered for high pulsed       be estimated:
load applications, such as camera flash. IFSM rating
drops with increasing conduction period.                 IAVG(OFF)  =  1  IOUT
Manufacturers' datasheets should be reviewed                              - DMAX
carefully to verify reliability under peak loading con-
ditions. The diode's published current rating may        The VF of the Schottky diode can be estimated from
not reflect actual operating conditions and should       the average current during the off time. The aver-
be used only as a comparative measure between            age diode current is equal to the output current:
similarly rated devices.

20V rated Schottky diodes are recommended for
output voltages less than 15V, while 30V rated
Schottky diodes are recommended for output volt-
ages higher than 15V.

Estimating Schottky Diode Power                          IAVG(TOT) = IOUT
Dissipation
                                                         The average output current multiplied by the for-
The switching period is divided between ON and           ward diode voltage determines the loss of the out-
OFF time intervals:                                      put diode:

                  1   =  TON  +  TOFF                                     PLOSS(DIODE) = IAVG(TOT) VF
                  FS                                                                     = IOUT VF

During the ON time, the N-channel power MOSFET
is conducting and storing energy in the boost induc-

1235.2007.02.1.1                                                                  15
                                                                                 AAT1235

                                                        High Efficiency White LED Drivers
                                                                    for Backlight and Keypad

For continuous LED currents, the diode junction         on application and/or system guidelines. The diode
temperature can be estimated:                           JA can be minimized with additional metal PCB
                                                        area on the cathode. However, adding additional
            TJ(DIODE) = TAMB + JA PLOSS(DIODE)        heat-sinking metal around the anode may degrade
                                                        EMI performance. The reverse leakage current of
External Schottky diode junction temperature            the rectifier must be considered to maintain low
should be below 110C, and may vary depending           quiescent (input) current and high efficiency under
                                                        light load. The rectifier reverse current increases
                                                        dramatically at elevated temperatures.

Manufacturer     Part Number              Rated IF(AV)     Rated       Thermal        Case
                                          Current (A)1  Voltage (V)  Resistance
Diodes, Inc.     B0520WS                                             (JA, C/W)1    SOD-323
ON Semi          MBR130LSFT                     0.50          20                    SOD-123
ON Semi          MBR0530T                       1.00          30           426      SOD-123
                                                0.50          30           325
                                                                           206

    Table 8: Typical Surface Mount Schottky Rectifiers for Various Output Loads.
                              (select TJ < 110C in application circuit).

Selecting the Boost Inductor                            The output inductor (L) is selected to avoid saturation
                                                        at minimum input voltage and maximum output load
The AAT1235 controller utilizes hysteretic control      conditions. Peak current may be estimated using the
and the switching frequency varies with output load     following equation, assuming continuous conduction
and input voltage. The value of the inductor deter-     mode. Worst-case peak current occurs at minimum
mines the maximum switching frequency of the            input voltage (maximum duty cycle) and maximum
boost converter. Increased output inductance            load. Switching frequency (FS) can be estimated at
decreases the switching frequency, resulting in high-   500kHz with a 2.2H inductor:
er peak currents and increased output voltage rip-
ple. To maintain 2MHz maximum switching frequen-        IPEAK =         IOUT     +  DMAX VIN(MIN)
cy and stable operation, an output inductor selected                 (1 - DMAX)      (2 FS L)
between 1.5H and 2.7H is recommended.
                                                        At light load and low output voltage, the controller
A better estimate of DMAX is possible once VF is        reduces the operating frequency to maintain maxi-
known:                                                  mum operating efficiency. As a result, further
                                                        reduction in output load does not reduce the peak
    DMAX      =  (VOUT + VF -  VIN(MIN))                current. Minimum peak current can be estimated
                      (VOUT +  VF)                      between 0.5A and 0.75A.

Where VF is the Schottky diode forward voltage. If      At high load and high output voltages, the switch-
not known or not provided by the manufacturer, a        ing frequency is somewhat diminished, resulting in
starting value of 0.5V can be used.                     higher IPEAK. Bench measurements are recom-
                                                        mended to confirm actual IPEAK and to ensure that
Manufacturer's specifications list both the inductor    the inductor does not saturate at maximum LED
DC current rating, which is a thermal limitation, and   current and minimum input supply voltage.
peak inductor current rating, which is determined
by the saturation characteristics. Measurements at      The RMS current flowing through the boost induc-
full load and high ambient temperature should be        tor is equal to the DC plus AC ripple components.
performed to ensure that the inductor does not sat-     Under worst-case RMS conditions, the current
urate or exhibit excessive temperature rise.

16                                                                                  1235.2007.02.1.1
                                                                                  AAT1235

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waveform is critically continuous. The resulting         To ensure high reliability, the inductor case temper-
RMS calculation yields worst-case inductor loss.         ature should not exceed 100C. In some cases,
The RMS current value should be compared                 PCB heatsinking applied to the LIN node (non-
against the inductor manufacturer's temperature          switching) can improve the inductor's thermal capa-
rise, or thermal derating, guidelines:                   bility. However, as in the case of adding extra metal
                                                         around the Schottky's anode, adding extra PCB
                  IRMS =  IPEAK                          metal around the AAT1235's SW pin for heatsinking
                            3                            may degrade EMI performance.

For a given inductor type, smaller inductor size leads   Shielded inductors provide decreased EMI and may
to an increase in DCR winding resistance and, in         be required in noise sensitive applications.
most cases, increased thermal impedance. Winding         Unshielded chip inductors provide significant space
resistance degrades boost converter efficiency and       savings at a reduced cost compared to shielded
increases the inductor's operating temperature:          (wound and gapped) inductors. In general, chip-
                                                         type inductors have increased winding resistance
                                                         (DCR) when compared to shielded, wound varieties.

PLOSS(INDUCTOR) = IRMS2 DCR

Manufacturer         Part Number   Inductance            Max DC   I(SAAT)  DCR   Size (mm)        Type
                                       (H)              Current            ()     LxWxH
Sumida            CDRH4D22/HP-2R2                                                                Shielded
Sumida             CDR4D11/HP-2R4        2.2             2.50               35   5.0x5.0x2.4     Shielded
Sumida              CDRH4D18-2R2         2.4             1.70               105  4.8x4.8x1.2     Shielded
Murata             LQH662N2R2M03         2.2             1.32               75   5.0x5.0x2.0     Shielded
Murata             LQH55DN2R2M03         2.2             3.30               19   6.3x6.3x4.7  Non-Shielded
Taiyo Yuden                              2.2             3.20               29   5.0x5.7x4.7     Shielded
Taiyo Yuden           NR4018T2R2         2.2             2.70               60   4.0x4.0x1.8     Shielded
Coiltronics           NR3015T2R2         2.2             1.48               60   3.0x3.0x1.5     Shielded
Coiltronics            SD3814-2R2        2.2             1.90               77   3.8x3.8x1.4     Shielded
Coiltronics            SD3114-2R2        2.2             1.48               86   3.1x3.1x1.4     Shielded
                       SD3112-2R2        2.2             1.12               140  3.1x3.1x1.2

                  Table 9: Typical Surface Mount Inductors for Various Output Loads
                                                    (select IPEAK < ISAT).

Selecting the Boost Capacitors                           during the power switch ON interval, when the out-
                                                         put diode is not conducting. A ceramic output
The high output ripple inherent in the boost converter   capacitor between 2.2F and 4.7F is recommend-
necessitates the use of low impedance output filtering.  ed (see Table 8). Typically, 25V rated capacitors are
                                                         required for the 24V maximum boost output.
Multi-layer ceramic (MLC) capacitors provide small       Ceramic capacitors selected as small as 0805 are
size and adequate capacitance, low parasitic             available which meet these requirements.
equivalent series resistance (ESR) and equivalent
series inductance (ESL), and are well suited for         MLC capacitors exhibit significant capacitance reduc-
use with the AAT1235 boost regulator. MLC capac-         tion with applied voltage. Output ripple measure-
itors of type X7R or X5R are recommended to              ments should confirm that output voltage droop and
ensure good capacitance stability over the full          operating stability are within acceptable limits. Voltage
operating temperature range.                             derating can minimize this factor, but results may vary
                                                         with package size and among specific manufacturers.
The output capacitor is selected to maintain the out-
put load without significant voltage droop (VOUT)

1235.2007.02.1.1                                                                              17
                                                                                 AAT1235

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Output capacitor size can be estimated at a switch-     To maintain stable operation at full load, the output
ing frequency (FS) of 500kHz (worst case):              capacitor should be selected to maintain VOUT
                                                        between 100mV and 200mV.
    COUT =    IOUT DMAX
              FS VOUT                                 The boost converter input current flows during both
                                                        ON and OFF switching intervals. The input ripple
                                                        current is less than the output ripple and, as a
                                                        result, less input capacitance is required.

Manufacturer        Part Number                         Value (F)  Voltage Rating  Temp Co  Case Size

Murata         GRM188R60J225KE19                             2.2             6.3        X5R      0603
Murata        GRM21BR71A225KA01                              2.2             10         X7R      0805
Murata         GRM219R61E225KA12                             2.2             25         X5R      0805
Murata        GRM21BR71E225KA73L                             2.2             25         X7R      0805
Murata        GRM21BR61E475KA12                              4.7             25         X5R      0805

              Table 10: Recommended Ceramic Capacitors.

PCB Layout Guidelines                                   2. Minimize the distance between L1 to D1 and
                                                             switching pin SW; minimize the size of the PCB
Boost converter performance can be adversely                 area connected to the SW pin.
affected by poor layout. Possible impact includes
high input and output voltage ripple, poor EMI per-     3. Maintain a ground plane and connect to the IC
formance, and reduced operating efficiency. Every            GND pin(s) as well as the GND connections of
attempt should be made to optimize the layout in             C1 and C2.
order to minimize parasitic PCB effects (stray resist-
ance, capacitance, and inductance) and EMI cou-         4. Consider additional PCB metal on D1's cath-
pling from the high frequency SW node. A suggest-            ode to maximize heatsinking capability. This
ed PCB layout for the AAT1235 boost converter is             may be necessary when using a diode with a
shown in Figures 4 and 5. The following PCB layout           high VF and/or thermal resistance.
guidelines should be considered:
                                                        5. Do not connect the exposed paddle (bottom of
1. Minimize the distance from Capacitor C1 and               the die) to either AGND or GND because it is
     C2's negative terminals to the GND pins. This           connected internally to SW. Connect the
     is especially true with output capacitor C2,            exposed paddle to the SW pin or leave floating.
     which conducts high ripple current from the
     output diode back to the GND pins.

18                                                                                           1235.2007.02.1.1
                                                             AAT1235

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Figure 4: AAT1235 Evaluation Board  Figure 5: AAT1235 Evaluation Board
              Top Side Layout.                 Bottom Side Layout.

                  Figure 6: Exploded View of AAT1235 Evaluation Board
                       Top Side Layout Detailing Plated Through Vias.

1235.2007.02.1.1                                                        19
                                                                                                                                             AAT1235

                                                                                                                    High Efficiency White LED Drivers
                                                                                                                                for Backlight and Keypad

Ordering Information                               Marking1                                                                        Part Number (Tape and Reel)2
                                                    TKXYY                                                                                      AAT1235IRN-T1
             Package
             TDFN34-16

                   All AnalogicTech products are offered in Pb-free packaging. The term "Pb-free" means
                   semiconductor products that are in compliance with current RoHS standards, including
                   the requirement that lead not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. For more
                   information, please visit our website at http://www.analogictech.com/pbfree.

Package Information3

                                                                                                                    TDFN34-16

                   3.000 0.050                                                                                    1.600 0.050

    Index Area                                                                                                                     Detail "A"

    0.850 MAX      Top View                                                                                                                                                                          0.350 0.100  0.230 0.050
                                                                              4.000 0.050
                                                                                                     3.300 0.050(4x)Bottom View

                                                                                                                                                                                          C0.3                      0.450 0.050
                                                                                                                                                       Pin 1 Indicator
    0.050 0.050                                  0.229 0.051
                                                                                                                                                          (optional)
                   Side View
                                                                                                                                                                    Detail "A"

All dimensions in millimeters.

1. XYY = assembly and date code.
2. Sample stock is generally held on part numbers listed in BOLD.
3. The leadless package family, which includes QFN, TQFN, DFN, TDFN and STDFN, has exposed copper (unplated) at the end of the

   lead terminals due to the manufacturing process. A solder fillet at the exposed copper edge cannot be guaranteed and is not required
   to ensure a proper bottom solder connection.

20                                                                                                                                                                                                                                 1235.2007.02.1.1
                                           AAT1235

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