Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

General Description                                                           Features                                      ChargePumpTM

The AAT2847 is a highly integrated power solution                              Input Supply Voltage Range: 2.7V to 5.5V
for single cell Li-Ion/Polymer based liquid crystal                            Tri-Mode (1X/1.5X/2X) Charge Pump:
display (LCD) display applications. It includes a
four channel light emitting diode (LED) backlight                                  -- Delivers up to 120mA of Output Current
driver and two integrated 200mA low dropout volt-                              Integrated LCD Display Solution:
age regulators (LDOs) as additional power sup-
plies for display and camera related chipsets.                                     -- Four-Channel WLED Backlight
                                                                                        User-Programmable WLED Current
The backlight driver in the AAT2847 is a low noise                                            Scales: 30mA, 20mA and 15mA.
tri-mode DC/DC charge pump converter. Each of                                                 -- Sixteen Programmable Current
the four channels of the backlight driver is capable                                               Level Settings
of delivering up to 20mA of bias currents for white                                     User Selectable Low Level Current Scale
LEDs. The white LED (WLED) backlight bias cur-                                                -- Four Programmable Current
rent matching is 1% which helps provide uniform                                                    Level Settings
display brightness.
                                                                                   -- Dual 200mA LDOs (w/Separate Enables)
AnalogicTech's AS2CwireTM (Advanced Simple                                     Single-Wire AS2Cwire Serial Interface for
Serial ControlTM) serial digital interface is used to
enable, disable, and set the current for each back-                                Configuration/Control
light LED channel. Each LED channel has sixteen                                    -- Four Addressable Registers
available current level settings in three separate                                 -- Fast, 1MHz Serial Interface
current scales, plus four available current level set-                         > 90% Peak Efficiency
tings on a low level current scale.                                           LDO Output Voltages:
                                                                                   -- AAT2847-EE: User-Programmable
Each LED channel is equipped with built-in short                                   -- AAT2847-QG: 2.8V and 1.5V
circuit protection and auto disable functionality. A                               -- AAT2847-QI: 2.8V and 1.8V
low shutdown current feature disconnects the load                              Over-Temperature Protection
from the input and reduces quiescent current to                               Available in 3x4x0.75mm TQFN34-20 Package
less than 1A.                                                                -40C to +85C Temperature Range

The AAT2847 is available in the thermally                                     Applications
enhanced 20-pin 3x4x0.75mm TQFN package.
                                                                               Camera Function Power Supplies
Typical Application                                                            Camera Phone Displays
                                                                               LCD Modules
                                                                               White LED Backlighting

                   C1      C2

                   1F      1F                                                                        C1  C2

                                                                                                 1F      1F

                   C1- C1+ C2- C2+                                WLEDs                          C1- C1+ C2- C2+
                                       OUT                 OSRAM LW M673                                             OUT

                   IN                       COUT               or equivalent                     IN                         COUT          WLEDs
                                            1F                                                                              1F     OSRAM LW M673
                                                   CLDOA                                                                              or equivalent
VBAT   CIN         AAT 2847-EE                                                VBAT   CIN             AAT 2847-QI
3.6V  2.2F                            D1          200mA                       3.6V  2.2F                                D1
                                      D2           CLDOB                                                                D2
                                      D3           2.2F                                                                 D3
                                      D4                                                                                D4

                   IN      LDOA                                                                  IN      LDOA                          VOUTA
                                                                                                                                   2.8V, 200mA

                                                                                  AS2Cwire       EN/SET                     CLDOA
                                                                              Backlight control                             2.2F
     AS2Cwire                  FBA
Backlight Control  EN/SET   LDOB                                                LDO A Enable     ENA     LDOB                           VOUTB
                   ENA                                                          LDO B Enable     ENB                               1.8V, 200mA
   LDO A Enable    ENB         FBB
                           PGND                                                                                             CLDOB
   LDO B Enable       GND                                                                                                   2.2F

                                                                                                 GND     PGND

2847.2007.09.1.0                                                                                                                                     1

                                    Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Pin Descriptions

   Pin #              Symbol        Function

      1   AAT2847-EE AAT2847-QG/QI  LED2 current channel input. Connect to the cathode of backlight LED 2. If not
                                    used, connect D2 to the OUT pin.
      2   D2      D2
      3                             LED1 current channel input. Connect to the cathode of backlight LED 1. If not
    4, 6     D1      D1             used, connect D1 to the OUT pin.
      5                             Output of LDOB.
      7    LDOB    LDOB
      8      IN      IN             Input voltage supply connection.
     10    PGND    PGND             Power Ground.
     11                             AAT2847-EE: Feedback pin of LDOA. Internally regulated at 1.2V.
     12     FBA      NC             AAT2847-QG/QI: No connection. Do not make any connection to this pin.
     13                             Output of LDOA.
     14    LDOA    LDOA             Negative terminal of flying capacitor 2.
     15      C2-     C2-            Positive terminal of flying capacitor 2.
            C2+     C2+             Charge pump output to drive load circuit. Connect a 1F or larger ceramic
     16                             capacitor between OUT and PGND.
            OUT     OUT             Negative terminal of flying capacitor 1.
     17                             Positive terminal of flying capacitor 1.
     18      C1-     C1-            AS2Cwire control pin for backlight LED current profile selection and control.
     19     C1+     C1+             Enable pin for LDOB. Active logic high.
     20   EN/SET  EN/SET
     EP     ENB     ENB             LED4 current channel input. Connect to the cathode of backlight LED 4. If not
                                    used, connect D4 to the OUT pin.
             D4      D4             LED3 current channel input. Connect to the cathode of backlight LED 3. If not
                                    used, connect D3 to the OUT pin.
           D3      D3               Ground.
          GND     GND               Enable pin for LDOA. Active logic high.
          ENA     ENA               AAT2847-EE: Feedback pin of LDOB. Internally regulated at 1.2V.
          FBB     N/C               AAT2847-QG/QI: No connection. Do not make any connection to this pin.
                                    Exposed pad (bottom).

2                                   2847.2007.09.1.0

                                              Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Pin Configuration                                                   AAT2847-QG/QI
                                AAT2847-EE                             (Top View)
                                  (Top View)

                                     D3 17                                             D3 17
                                  GND 18                                            GND 18
                               ENA 19                                            ENA 19
                             FBB 20                                            N/C 20

                      D2 1                   16 D4                      D2 1                   16 D4
                      D1 2                                              D1 2
                  LDOB 3                     15 ENB                 LDOB 3                     15 ENB

                       IN 4                  14 EN/SET                   IN 4                  14 EN/SET
                  PGND 5                     13 C1+                 PGND 5                     13 C1+
                                             12 C1-                                            12 C1-
                       IN 6                  11 OUT                      IN 6                  11 OUT

                                     10 C2+                                            10 C2+

                                  9 C2-                                             9 C2-
                                8 LDOA                                            8 LDOA
                             7 FBA                                             7 N/C

Absolute Maximum Ratings1

TA = 25C, unless otherwise noted. Pin descriptions below apply to AAT2847-EE (AAT2847-QG/QI)

Symbol Description                                                                             Value      Units

VN               [IN, OUT, D1, D2, D3, D4] to GND                                  -0.3 to 6.0              V
VN               [C1+, C1-, C2+, C2-] to GND                                  -0.3 to VOUT + 0.3            V
VN               [LDOA, LDOB, FBA, FBB, EN/SET, ENA, ENB] to GND               -0.3 to VIN + 0.3            V
  TJ              Operating Temperature Range                                                               C
TLEAD             Maximum Soldering Temperature (at leads, 10 sec)                  -40 to 150              C

Thermal Information2, 3

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

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

2. Derate 20mW/C above 40C ambient temperature.
3. Mounted on a FR4 circuit board.

2847.2007.09.1.0                                                                                                 3

                                              Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Electrical Characteristics1

VIN = 3.6V; CIN = CLDOA = CLDOB = 2.2F; COUT = 1F; C1 = C2 = 1F; TA = 25C, unless otherwise noted.
Typical values are at TA = 25C.

   Symbol Description                         Conditions                                Min Typ Max Units

Power Supply

   VIN          Input Voltage Range                                                     2.7      5.5    V
   ISHDN        Total Shutdown Current at IN  VEN/SET = VENA = VENB = 0V                         1.0
Charge Pump
                                              1x Mode, 3.0  VIN  5.5, Active, No Load,           1.0
                                              VENA = VENB = 0V                                         %
   IIN          Input Operating Current       1.5x Mode, 3.0  VIN  5.5, Active, No               4.0  MHz
                                              Load, VENA = VENB = 0V                                   C
                                              2x Mode, 3.0  VIN  5.5, Active, No Load,           5.0
                                              VENA = VENB = 0V                                         s
                                              DATA 1, 20mA Range                        18 20 22       s
   IDX          Average Current Accuracy      DATA 2, ADDRESS 4                         0.9 1.0 1.1    s
                                              DATA 1, 30mA Range                                30      V

                                              DATA 1, 15mA Range                             15
                                                                                             0.5 1
   I(D-Match)   Current Matching2             VIN - VF = 1.5V, 20mA Range                    150
     VTH                                                                                      1
     fCLK       1x to 1.5x or 1.5x to 2x Transition 20mA Range                               140
     TSD        Threshold at Any DX Pin

                Clock Frequency

                Over-Temperature Shutdown

   THYS         Over-Temperature Shutdown                                                    15

EN/SET Logic Control

   TEN/SET LO EN/SET Low Time                                                           0.3      75

TEN/SET_HI_MIN Minimum EN/SET High Time                                                      50

TEN/SET_HI_MAX Maximum EN/SET High Time                                                          75

   TOFF         EN/SET Off Timeout                                                               500

   TLAT         EN/SET Latch Timeout                                                             500

   VIL(EN/SET)  EN/SET Logic Low Threshold                                                       0.4

   VIH(EN/SET)  EN/SET Logic High Threshold                                             1.4           V
     IEN/SET    Voltage
                                              VEN/SET = VIN = 5V                        -1       1 A
                EN/SET Input Leakage

1. The AAT2847 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.

2. Current matching is defined as the deviation of any sink current from the average of all active channels.

4                                                                                                2847.2007.09.1.0

                                          Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Electrical Characteristics1

VIN = 3.6V; CIN = CLDOA = CLDOB = 2.2F; COUT = 1F; C1 = C2 = 1F; TA = 25C, unless otherwise noted.
Typical values are at TA = 25C.

Symbol Description                        Conditions                                    Min Typ Max Units

LDOs: AAT2847-EE

     IIN          IN Operating Current    VENA = VENB = VIN, VEN/SET = 0V, No Load                 80 150
                  Feedback Voltage        VENA = VIN; VENB = 0V; VEN/SET = 0V; No Load                                 A
VFBA, VFBB        Dropout Voltage         ILDO[A/B] = 1mA to 200mA
    VDO                                   ILDO[A/B] = 150mA                                        60 112
                  Line Regulation                                                       1.17 1.2 1.23 V
  VOUT/                                   VIN = (VLDO[A/B] + 1V) to 5V
VOUT*VIN                                                                                          150 300 mV

                                                                                             0.09     %/V

PSRR              Power Supply Rejection  ILDO[A/B] =10mA, 1kHz                              50       dB

LDOs: AAT2847-QG

  IIN             IN Operating Current    VENA = VENB = VIN, VEN/SET = 0V, No Load                 80 150
                                          VENA = VIN; VENB = 0V; VEN/SET = 0V; No Load                                 A
LDOB              LDOA Voltage Tolerance ILDOA = 1mA to 150mA                                      60 112
                                                                                        2.716 2.8 2.884 V
VDO              LDOB Voltage Tolerance ILDOB = 1mA to 150mA                           1.455 1.5 1.545 V

                  LDOA Dropout Voltage2 ILDOA = 150mA                                              150 300 mV

  VLDO[A/B]/ LDOA, LDOB Line              VIN = (LDOA + 1V) to 5V; VIN = (LDOB + 1.2V)       0.09     %/V
VLDO[A/B]*VIN Regulation                  to 5V

PSRR              LDOA, LDOB Power        ILDO[A/B] =10mA, 1kHz                              50       dB
                  Supply Rejection Ratio

LDOs: AAT2847-QI

IIN               IN Operating Current    VENA = VENB = VIN, VEN/SET = 0V, No Load                 80 150
                                          VENA = VIN; VENB = 0V; VEN/SET = 0V; No Load                                 A

LDOA              LDOA Voltage Tolerance ILDOA = 1mA to 150mA                                      60 112
                                                                                        2.716 2.8 2.884 V
LDOB              LDOB Voltage Tolerance ILDOB = 1mA to 150mA                           1.746 1.8 1.854 V

VDO               LDOA Dropout Voltage2 ILDOA = 150mA                                              150 300 mV

  VLDO[A/B]/ LDOA, LDOB Line              VIN = (LDO[A/B] + 1V) to 5V                        0.09     %/V
VLDO[A/B]*VIN Regulation

PSRR              LDOA, LDOB Power        ILDO[A/B] =10mA, 1kHz                              50       dB
                  Supply Rejection Ratio

LDO Logic Control All Options

VIL(ENA),         ENA, ENB Input Logic                                                             0.4 V
VIL(ENB)          Low Threshold Voltage

VIH(ENA),         ENA, ENB Input Logic                                                  1.4           V
VIH(ENB)          High Threshold Voltage

IEN[A/B]          ENA, ENB Input          VEN[A/B] = VIN = 5V                           -1         1  A

1. The AAT2847 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.

2. VDO is defined as VIN - LDOA when LDOA is 98% of nominal.

2847.2007.09.1.0                                                                                                           5

                                                                             Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Typical Characteristics                                                                Backlight Current Matching vs. Temperature

          Backlight Efficiency vs. Input Voltage                                                       (IOUT = 20mA/Channel; VIN = 4.2V)

                                100                                                         21


                                                                                       LED Current (mA)                20.5

Efficiency (%)                  80                               20mA/Channel

                                70                                                                                     20

                                60                                                                                     19.5

                                50             1mA/Channel

                                                            14.5mA/Channel                                             19


                                30                                                                                     18.5

                                     2.7  3.1  3.5    3.9   4.3         4.7  5.1  5.5                                       -40       -15       10           35         60       85

                                                     Input Voltage (V)                                                                          Temperature (C)

                                     EN/SET Latch Timeout vs. Input Voltage                                                      EN/SET Off Timeout vs. Input Voltage

                                350                                                                                    400

                                300                  -40C                                                             350

                                                                                                                       300                      -40C

TLAT (s)                       250                                                    TOFF (s)




                                150                              25C                                                  150

                                100                   85C                                                                                 85C 25C


                                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

                                                     Input Voltage (V)                                                                          Input Voltage (V)

                                          Logic High Threshold Voltage                                                           Logic Low Threshold Voltage
                                                   vs. Input Voltage                                                                      vs. Input Voltage

                                1.2                                                                                    1.2

VIH(ENA/ENB), IH(EN/SET) V (V)  1.1            -40C                                   VIL(ENA/ENB), IL(EN/SET) V (V)  1.1

                                1.0                                                                                    1.0                            -40C

                                0.9                                                                                    0.9

                                0.8                                                                                    0.8

                                0.7                                                                                    0.7

                                0.6            25C   85C                                                             0.6

                                0.5                                                                                    0.5                      25C         85C

                                0.4                                                                                    0.4

                                0.3                                                                                    0.3

                                0.2                                                                                    0.2

                                     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

                                                     Input Voltage (V)                                                                          Input Voltage (V)

6                                                                                                                                                                       2847.2007.09.1.0

                                                                 Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Typical CharacteristicsShutdown Current (nA)                                            Backlight Operating Characteristic

            Shutdown Current vs. Input Voltage                                             (VIN = 3.7V; 1.5X Mode; 20mA/Channel Load;
                           (VEN/SET = VENA/ENB = 0V)                                                              AC Coupled)

         20                                                                            VIN
         15                                                                 (40mV/div)

                       10                                                             VDX
                                              25C          85C
                                                                                                                 Time (500ns/div)


                          2.7  3.1  3.5  3.9  4.3           4.7   5.1  5.5

                                         Input Voltage (V)

            Backlight Operating Characteristic                                          Backlight Operating Characteristic

               (VIN = 3.5V; 1.5X Mode; 14mA/Channel Load;                                   (VIN = 2.9V; 2X Mode; 20mA/Channel Load;
                                      AC Coupled)                                                                 AC Coupled)

           VIN                                                                         VIN
(20mV/div)                                                                  (20mV/div)

         VOUT                                                                        VOUT
(40mV/div)                                                                  (40mV/div)

          VDX                                                                         VDX
(20mA/div)                                                                  (40mA/div)

                                     Time (500ns/div)                                                            Time (500ns/div)

            Backlight Operating Characteristic

                (VIN = 2.9V; 2X Mode; 14mA/Channel Load;
                                      AC Coupled)




                                     Time (500ns/div)

2847.2007.09.1.0                                                                                                                       7

                                              Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Typical Characteristics                                                                                                              Turn On to 1.5X Mode Backlight

                 Turn On to 1X Mode Backlight                                                                                     (20mA/Channel; Address 0, Data 1; VIN = 3.5V)

                (20mA/Channel; Address 0, Data 1; VIN = 4.2V)

        VEN/SET                                                        VEN/SET
      (2V/div)                                                       (2V/div)

           VOUT                                                           VOUT
      (2V/div)                                                       (2V/div)

            VDX                                                            VDX
(500mV/div)                                                    (500mV/div)

              IIN                                                            IIN
(100mA/div)                                                    (200mA/div)

                      Time (500ns/div)                                                                                                      Time (200s/div)

                 Turn On to 2X Mode Backlight                              Turn Off from 1.5X Mode Backlight

             (20mA/Channel; Address 0, Data 1; VIN = 3.2V)                   (20mA/Channel; Address 0, Data 1; VIN = 3.6V)

        VEN/SET                                                      VEN/SET
      (2V/div)                                                     (2V/div)

           VOUT                                                         VOUT
      (2V/div)                                                     (2V/div)

            VDX                                                          ILED
(500mV/div)                                                    (20mA/div)

              IIN                                                                                   Time (100s/div)

                      Time (200s/div)

                   LDOA/LDOB Load Regulation                                                                                      LDOA/LDOB Line Regulation

   1.0                                                                                                                    1.000

Output Voltage Error (%)0.5              LDOA                                                                             0.500                       LDOA
                                                                                                Output Voltage Error (%)  0.000                       LDOB
   0.0                                                                                                                    -0.500

   -0.5                   LDOB

   -1.0                                                                                                                   -1.000
                   1  10                 100   1000                                                                       2.7     3.1  3.5  3.9  4.3           4.7  5.1  5.5

                      Load Current (mA)                                                                                                     Input Voltage (V)

8                                                                                                                                                                   2847.2007.09.1.0

                                                                         Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Typical Characteristics

LDOA/LDOB Quiescent Current vs. Input Voltage                                                          LDOA Load Transient Response

                                (VOUT = 1.2V)                                                                     (VIN = 3.6V; VLDOA = 1.2V)


Quiescent Current (A)            85C 25C                                                            200mA

                        100                                                                    ILDOA
                        80                                                                                    10mA

                        60                                                                    VLDOA




                        2.7  3.1  3.5  3.9              4.3         4.7  5.1    5.5

                                       Input Voltage (V)                                                      Time (20s/div)

                             LDOB Load Transient Response                                              LDOA Line Transient Response

                                        (VIN = 3.6V; VLDOB = 1.2V)                                                        (10mA Load)

                                       200mA                                                                       VIN = 4.2V
                                                                                                              VIN = 3.6V
          ILDOB                                              10mA                                 VIN
(100mA/div)                                                                          (400mV/div)

         VLDOB                                                                                VLDOA
(100mV/div)                                                                           (20mV/div)

                                              Time (20s/div)                                                 Time (40s/div)

                             LDOB Line Transient Response

                                                (10mA Load)

                                                                    VIN = 4.2V


                                                        VIN = 3.6V


                                       Time (40s/div)

2847.2007.09.1.0                                                                                                                              9

                                  Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Typical Characteristics                                                                 LDOA/LDOB Turn On

                       LDOA/LDOB Turn On                                         (VIN = 3.6V; VLDO(A/B) = 1.8V; DC Coupled)

                    (VIN = 3.6V; VLDO(A/B) = 2.8V; DC Coupled)

     VEN(A/B)                                                    VEN(A/B)
    (2V/div)                                                    (2V/div)

    VLDO(A/B)                                                   VLDO(A/B)
    (1V/div)                                                    (1V/div)

                 Time (40s/div)                                                 Time (40s/div)

                      LDOA/LDOB Turn On                                           LDOA/LDOB Turn On

                  (VIN = 3.6V; VLDO(A/B) = 1.5V; DC Coupled)                  (VIN = 3.6V; VLDO(A/B) = 1.2V; DC Coupled)

     VEN(A/B)                                                    VEN(A/B)
    (2V/div)                                                    (2V/div)

      VLDO(A/B)                                                       VLDO(A/B)
(500mV/div)                                                     (500mV/div)

                 Time (40s/div)                                                 Time (40s/div)

10                                                                                                2847.2007.09.1.0

                                      Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Functional Block Diagram

                                 AAT 2847-EE      C1+ C1- C2+ C2-           OUT
                             (AAT 2847-QG/-QI)
                  IN                                    (1x, 1.5x and 2x)

                                                          Charge Pump

                                        1MHz                    1.2V
                                      Oscillator             Reference


                                                             D/A            D1

                                                             D/A            D2

                  EN /SET  AS2Cwire               6 x16 bit  D/A            D3
                           Interface                ROM

                                                             D/A            D4

                     IN                           LDO A                     LDOA (2.8V/2.8V)
                  ENA                                                       FBA (NC)
                                                  LDO B
                  ENB                                                       LDOB (1.5V/1.8V)
                                                         (AAT 2847-QG/-QI)  FBB (NC)

                           GND        PGND

Functional Description                                       input battery power source, the LED cathode input
                                                             pin voltage will drop below VTH and the AAT2847
The AAT2847 is an integrated solution for LCD dis-           will transition into 2X mode. The charge pump
play applications with a built-in four channel white         requires only four external capacitors, 1F ceramic
LED driver (charge pump) and dual 200mA LDO                  capacitors for the flying (C1 and C2), input (CIN),
voltage regulators. The AAT2847 incorporates a               and output (COUT) capacitors.
tri-mode charge pump with load switch (1X) func-
tionality and high efficiency (1.5X or 2X) perform-          The four LED cathode input pins (D1-D4) can drive
ance. To maximize power conversion efficiency, an            individual LEDs with a maximum current of 30mA
internal sensing circuit monitors the voltage                each. The unused LED cathode input pins have to
required at each white LED cathode input pin (D1-            be connected to the OUT pin, otherwise the
D4) and sets the load switch and charge pump                 AAT2847 will operate in 2X mode only. Operating
mode based on the input battery voltage and the              in 2X mode when it is not necessary will result in a
white LED cathode pin voltage. The voltage thresh-           significant reduction in efficiency. The AS2Cwire
old for 1X to 1.5X and 1.5X to 2X mode transitions           serial interface enables the charge pump and sets
is VTH.                                                      the current flowing into the LED cathode input pins.

The charge pump in the AAT2847 starts-up in 1X               The AAT2847 also contains dual LDO voltage reg-
mode (default); under this condition, if the LED             ulators that have separate enable pins from each
cathode input pin voltage is below VTH the                   other and the charge pump. The separate enable
AAT2847 will transition into 1.5X mode. When                 pins for each DC/DC device in the AAT2847 allow
1.5X mode does not provide enough current                    for every possible device operational combination.
through the white LEDs for backlight applications,           The two LDO regulators require 2.2F output
which occurs during the normal discharge of the              capacitors for stable operation.

2847.2007.09.1.0                                                                              11

                                                       Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

                  30.0                                                            identify/target a particular address followed by
                                                                                  EN/SET being held logic high for the TLAT timeout
                  25.0                                                            period to latch the address value in the address
                                                                                  register, then another burst of rising edges that sig-
LED Current (mA)  20.0                                                            nify data with the accompanying TLAT timeout peri-
                                                                                  od to latch the data value in the data register. Once
                  15.0                                                            an address is set, then multiple writes to the corre-
                                                                                  sponding data register are allowed without having
                  10.0 Address 0                       Address 4                  to write to the address for every value change in
                   5.0                                                            the data register. When EN/SET is held low longer
                                                                                  than TOFF (500s), the AAT2847 enters shutdown
                  0.0                                                             mode operation and draws less than 1A from the
                        1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4            input supply voltage. Data and address registers
                                                                                  are cleared (0 for the address register and 1 for the
                                           Code                                   data registers) in shutdown mode operation.

      Figure 1: LED Current Control Profile.                                      AS2Cwire Serial Interface Addressing

AS2Cwire Serial Interface                                                         Address  EN/SET                  Addressed Register
                                                                                       0   Edges                   D1-D4 Current Control
Each white LED channel input on the AAT2847                                            3
(D1-D4) is controlled by AnalogicTech's AS2Cwire                                       4       17                        Current Scale
serial digital interface. The AS2Cwire interface uses                                  5       20                    Low Current Control
the number of rising edges on the EN/SET pin to                                                21                 Independent LED Control
address and load the LED configuration registers.                                              22
AS2Cwire latches data or addresses after the
EN/SET pin has been held logic high for longer                                    Table 1: AS2Cwire Serial Interface Addressing.
than TLAT (500s). Addresses and data are differ-
entiated by the number of EN/SET rising edges.                                    Current Operation (Address 0)
Since the data registers are 4 bits each, the differ-
entiating number of pulses is 24 or 16, so that                                   Use Address 0 to program all four LED channels
Address 0 is signified by 17 rising edges, Address                                with the current values in Table 2. All four white
1 by 18 rising edges, Address 2 by 19 rising edges,                               LED channels are programmed to the same cur-
and so on. Data is set to any number of rising                                    rent level by writing to Address 0 followed by any
edges between, and including, 1 to 16.                                            Data between, and including, 1 to 16.

A typical write protocol consist of the following:
First a burst of EN/SET rising edges that

                                                       Address                             Data

                                                             T HI                                           TLAT

                                                       T LO                 TLAT

                                  EN/SET         1  2  19               20           1  2 . . . n  16
                                                       0                                   3

                                  DATA3                                           1                               n

                                  DATA0                                                              1

                                                 Figure 2: AS2Cwire Serial Interface Timing.

12                                                                                                                   2847.2007.09.1.0

                        Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Current Scale (Address 3)                               Low Current Operation (Address 4)

The AAT2847 has three selectable current scales for     All four LED channels are programmed to the same
the four white LED channels: 30mA, 20mA, and            low current level by writing to Address 4 followed by
15mA. Only one of the three current scales can be       any Data between, and including, 1 to 4. This oper-
active at any given time. By default, the 20mA current  ational mode is especially useful for low current
scale is active upon start-up. To change to the 30mA    applications where a continuous low current state
or 15mA current scale, or go back to the 20mA scale,    is maintained for a substantial length of time.
write to Address 3 with the appropriate Data between,
and including, 1 to 3. To enable low current mode,            Data            mA
write Data 4 to Address 3. Low current mode results
in the four white LED channels reverting to the cur-          1               0.5
rent set by the low current settings in Address 4.
                                                              2               1.0

                                                              3               1.5

Data 30mA Scale 20mA Scale 15mA Scale                         4               2.0

1         30.0    20.0  15.0                            Table 4: Low Current Settings--Address 4.

2         28.5    19.0  14.3

3         26.6    17.7  13.3                            Independent LED Current Control
                                                        (Address 5)
4         25.2    16.8  12.6
                                                        Independent LED control allows for individual LEDs
5         23.3    15.5  11.6                            to be enabled and disabled to form custom
                                                        arrangement of active LEDs. To enable independ-
6         21.8    14.5  10.9                            ent control write Address 5 with Data between, and
                                                        including, 1 to 16.
7         19.8    13.2  9.9

8         18.5    12.3  9.2

9         16.5    11.0  8.3

10        15.0    10.0  7.5

11        13.1    8.7   6.5                             Data        D4   D3   D2   D1

12        11.6    7.7   5.8                             1           on   on   on   on

13        9.8     6.5   4.9                             2           on   on   on   off

14        8.3     5.5   4.1                             3           on   on   off  on

15        6.3     4.2   3.2                             4           on   on   off  off

16        4.8     3.2   2.4                             5           on   off  on   on

    Table 2: Current Settings--Address 0.               6           on   off  on   off

                                                        7           on   off  off  on

                                                        8           on   off  off  off

    Data           Current Scale                        9           off  on   on   on
      1               20mA Scale
      2               30mA Scale                        10          off  on   on   off
      3               15mA Scale
      4                                                 11          off  on   off  on
                  Low Current Mode
                                                        12          off  on   off  off

                                                        13          off  off  on   on

                                                        14          off  off  on   off

Table 3: Current Scale Settings--Address 3.             15          off  off  off  on

                                                        16          off  off  off  off

                                                        Table 5: Independent LED Control Settings--
                                                                                Address 5.

2847.2007.09.1.0                                                                        13

    Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Auto Disable Feature                                   Applications Information

The charge pump in the AAT2847 is equipped with        LED Selection
an auto-disable feature for each LED channel. After
the IC is enabled and successively starts-up, a test   The charge pump in the AAT2847 is specifically
current of 100A (typical) is forced through each      intended for driving white LEDs. However, the
LED channel. The channel will be disabled if the       AAT2847 can drive most types of LEDs with for-
voltage on that particular DX pin does not drop to     ward voltage specifications ranging from 2.0V to
certain threshold. This feature is convenient for      4.7V. LED applications may include mixed arrange-
disabling an unused channel or during an LED           ments for display backlighting, color (RGB) LEDs,
short circuiting event.                                infrared (IR) diodes and any other load needing a
                                                       constant current source generated from a varying
Low Dropout Regulators                                 input voltage. Since the D1 to D4 constant current
                                                       channels are matched with negligible voltage
The AAT2847 incorporates two LDO voltage regu-         dependence, the constant current channels will be
lators. The two regulators run from the same 2.7V      matched regardless of the specific LED forward
to 5.5V input voltage as the charge pump and have      voltage (VF) levels. Multiple channels can be com-
separate ON/OFF control inputs, ENA and ENB.           bined to obtain a higher LED drive current without
For the AAT2847-EE, the LDO output voltages are        complication.
set through a resistive voltage divider from the out-
put (LDOA or LDOB) to the feedback input (FBA or       AAT2847-EE LDO Output Voltage
FBB). The ratio of the voltage divider resistor val-   Programming
ues determines the LDO output voltage. For the
AAT2847-QG option, LDOA is internally set to 2.8V      The output voltages for LDOA and LDOB are pro-
and LDOB is internally set to 1.5V. For the            grammed by an external resistor divider network.
AAT2847-QI option, LDOA is also 2.8V and LDOB          As shown in Figure 3, the selection of R1 and R2 is
is internally set to 1.8V. Each LDO regulator can      a straightforward matter. R1 is chosen by consider-
supply a continuous load current up to 200mA, and      ing the tradeoff between the feedback network bias
both LDOs include current limiting and thermal         current and resistor value. Higher resistor values
overload protection to prevent damage to the load      allow stray capacitance to become a larger factor in
or to the LDO.                                         circuit performance, whereas lower resistor values
                                                       decrease efficiency.
Thermal Protection
                                                       LDO(A/B)                        VLDO (A /B )
The charge pump has built-in thermal protection
circuitry that will shut down the charge pump and                             R2(A/B)
the LDOs if the die temperature rises above the
thermal limit, as is the case during an OUT pin        FB(A/B)
short circuit event.
                                                                 VREF = 1.2V  R1(A/B)

                                                           Figure 3: Selection of External Resistors.

                                                       To select appropriate resistor values, first choose a
                                                       value for R1 that will produce a reasonable feed-
                                                       back network bias current. Then, according to the
                                                       desired VLDO(A/B), calculate R2 according to the
                                                       equation below. An example calculation follows.

14                                                                                     2847.2007.09.1.0

                                                                 Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

R1 is chosen to be 120k, resulting in a small                                      The AAT2847's charge pump is a fractional charge
feedback network bias current of 10A (VFB(A/B)/R1                                 pump which will boost the input supply voltage in
= 1.2V/120k). The desired output voltage is 1.8V.                                  the event where VIN is less then the required output
From this information, R2 is calculated from the                                   voltage across the white LED load. The efficiency
equation below:                                                                    can be simply defined as a linear voltage regulator
                                                                                   with an effective white LED forward voltage that is
              R2(A/B)   =  R1(A/B)(VLDO(A/B)          -  1.2V)                     equal to one and a half (1.5X mode) or two (2X
                                      1.2V                                         mode) times the input voltage.

The result is R2 = 60k. Since 60k is not a stan-                                   With an ideal 1.5X charge pump, the input current
dard 1% resistor value, 60.4k is selected. From                                    is 1.5X of the output current. The expression to
this example calculation, for VOUT = 1.8V, use R1 =                                define the estimated ideal efficiency () for the
120k and R2 = 60.4k. A table of example output                                     AAT2847 in 1.5X mode is as follows:
voltages and corresponding resistor values is pro-
vided below.                                                                         =  PLEDs   =  VLED1          ILED1 + ... + VLED4         ILED4
                                                                                         PIN                            VIN IIN

        R2 Standard 1% Values (R1 = 120k)                                            =  4    VLEDX ILEDX  ;  x  =  1,  2,  3  or  4  and  IIN  =  1.5(4     ILEDX)
                                                                                              VIN IIN
        VLDO(A/B) (V)                                    R2 ()
              2.8                                        160k                        =  1.5VIN

              2.5                                        130k

                 2                                       79.6k                     The same calculations apply for the AAT2847 in 2X
                                                                                   mode where for an ideal 2X charge pump, the input
              1.8                                        60.4k                     current is 2X of the output current. The expression
                                                                                   for the estimated ideal efficiency () for the
              1.5                                        30.1k                     AAT2847 in 2X mode is as follows:

     Table 6: Example Output Voltages and
         Corresponding Resistor Values.

                                                                                     =  PLEDs   =  VLED1          ILED1 + ... + VLED4         ILED4
                                                                                         PIN                            VIN IIN
Device Power Efficiency
                                                                                     =  4    VLEDX ILEDX     ;  x  =  1,  2,  3  or  4  and  IIN  =  2(4    ILEDX)
The AAT2847's charge pump conversion efficiency                                               VIN IIN
is defined as the power delivered to the white LED
load divided by the input power:

              PLEDs     VLED1      ILED1 + ...    + VLED4        ILED4           =    VLEDX
               PIN                       VIN      IIN                                  2VIN
           =         =

VLEDx = White LED Forward Voltage (VF)                                             Capacitor Selection
ILEDx = White LED Bias Current (ID)
                                                                                   Careful selection of the six external capacitors CIN,
The expression to define the estimated ideal effi-                                 C1, C2, CLDOA, CLDOB, and COUT are important
ciency () for the AAT2847 in 1X mode is as follows:                                because they will affect turn on time, output ripple
                                                                                   and transient performance. Optimum performance
  =  PLEDs    =  VLED1    ILED1 + ...      + VLED4        ILED4                  will be obtained when low ESR (<100m) ceramic
      PIN                       VIN        IIN                                    capacitors are used. In general, low ESR is defined
                                                                                   as a resistance that is less than 100m.
  =  4    VLEDX ILEDX   ;  x  =  1,  2,  3  or  4  and   IIN    =  4    ILEDX
           VIN IIN                                                               X7R and X5R type ceramic capacitors are highly
                                                                                   recommended over all other types of capacitors for
  =  VLEDX                                                                         use with the AAT2847. For the charge pump sec-
      VIN                                                                          tion, a 1F or greater capacitor is required for the fly
                                                                                   (C1 and C2) and output (COUT) capacitors. The dual

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            Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

LDOs require a 2.2F or greater output capacitor.     Figures 5 and 6 illustrate an example PCB layout.
The required input capacitor (CIN) is 2.2F or        The bottom of the package features an exposed
greater.                                              metal pad. The exposed pad acts, thermally, to
                                                      transfer heat from the chip and, electrically, as a
Ceramic capacitors offer many advantages over         ground connection.
their tantalum and aluminum electrolytic counter-
parts. A ceramic capacitor typically has very low     The junction-to-ambient thermal resistance (JA) for
ESR, is lowest cost, has a smaller printed circuit    the connection can be significantly reduced by fol-
board (PCB) footprint, and is non-polarized. Low      lowing a couple of important PCB design guidelines.
ESR ceramic capacitors maximize charge pump           The PCB area directly underneath the package
transient response.                                   should be plated so that the exposed paddle can be
                                                      mated to the top layer PCB copper during the reflow
Before choosing a particular capacitor, verify the    process. Multiple copper plated thru-holes should
capacitor's performance with the characteristics      be used to electrically and thermally connect the top
illustrated in the component's data sheet.            surface pad area to additional ground plane(s).
Performance verification will help avoid undesirable
component related performance deficiencies.           The chip ground is internally connected to both the
                                                      exposed pad and to the AGND and PGND pins. It is
PCB Layout                                            good practice to connect the GND pins to the
                                                      exposed pad area with traces as shown in Figure 4.
To achieve adequate electrical and thermal per-
formance, careful attention must be given to the      The flying capacitors (C1 and C2), input capacitor
PCB layout. In the worst-case operating condition,    (C4), and output capacitors (C3, C5, and C6) should
the chip must dissipate considerable power at full    be connected as close as possible to the IC. In addi-
load. Adequate heat-sinking must be achieved to       tion to the external passive components being placed
ensure intended operation.                            as close as possible to the IC, all traces connecting
                                                      the AAT2847 should be as short and wide as possible
                                                      to minimize path resistance and potential coupling.

    Pin #1

    Figure 4: AAT2847 Package Layout.

16                                                    2847.2007.09.1.0

                                      Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Evaluation Board Layout

Figure 5: AAT2847 Evaluation Board                                                                 Figure 6: AAT2847 Evaluation Board
        Component Side Layout.                                                                                Solder Side Layout.

Evaluation Board Schematic

                  DC+                                                                                                                          DC+
                  123                                  D1 D2 D3 D4                                                                        DC+  J3
                  J1                                                                                                                      123

                                             R14       FBB 20                             U1                                  R12
                                                   C4       ENA 19                        AAT2847                                    R13
                                                                 GND 18
                                                                                  D4 16            C1
                                                                      D3 17    ENB 15                        C3
                                                                           EN/SET 14
LDOB                                     C6            1 D2                     C1+ 13                                                         EN/SET
                                                       2 D1                     C1- 12
                             R10                       3 LDOB                  OUT 11
                       R11                             4 IN
                                                       5 PGND
                                                       6 IN

                                                       7 FBA
                                                            8 L DOA
                                                                 9 C2-
                                                                      10 C2+

                                                                           C2  LDOA


                                             Figure 7: AAT2847 Section Schematic.

2847.2007.09.1.0                                                                                                                                       17

                              Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

                                                              J4                     EN/SET





    R1                    R3

                     R2              U2                                              C8
                                   1 VDD                                                                  R5
    DATA                           2 GP5      VSS 8
              LIGHT                3 GP4      GP0 7                                                        LED7
              SW                   4 GP3      GP1 6                                                        RED
                                              GP2 5


                          Figure 8: MCU Section Schematic.

18                                                                                                               2847.2007.09.1.0

                                Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Ordering Information

                  Low Dropout Regulators

Package          LDOA          LDOB                               Marking1  Part Number (Tape and Reel)2
TQFN34-20                                                            YLXXY            AAT2847IML-EE-T1
TQFN34-20         Programmable  Programmable                                          AAT2847IML-QG-T1
TQFN34-20               2.8V          1.5V                          ZDXYY              AAT2847IML-QI-T1
                        2.8V          1.8V

                  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

1. XYY = assembly and date code.
2. Sample stock is generally held on part numbers listed in BOLD.

2847.2007.09.1.0                                                                                           19

                                                                                                               Four-Channel Backlight Driver with Dual LDOs

Package Information1                                                                                           TQFN34-20

                                                                                                  3.00 0.05                                            1.55 0.05

                                                                                                                                                                      Detail "A"

                                4.00 0.05
                                                                                                                 2.55 0.05

                                Top View                                                                                      Bottom View

                                       7.5 7.5                                                                                              0.425 0.05

    0.75 0.050.025 0.025                                                                                   0.021 0.004                                                      0.23 0.06
                                                                                                            0.5 BSC
                                Side View

                                                                                                                              Detail "A"

All dimensions in millimeters.

1. 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.

Advanced Analogic Technologies, Inc.

AnalogicTech cannot assume responsibility for use of any circuitry other than circuitry entirely embodied in an AnalogicTech product. No circuit patent licenses, copyrights, mask work
rights, or other intellectual property rights are implied. AnalogicTech reserves the right to make changes to their products or specifications or to discontinue any product or service with-
out notice. Except as provided in AnalogicTech's terms and conditions of sale, AnalogicTech assumes no liability whatsoever, and AnalogicTech disclaims any express or implied war-
ranty relating to the sale and/or use of AnalogicTech products including liability or warranties relating to fitness for a particular purpose, merchantability, or infringement of any patent,
copyright or other intellectual property right. In order to minimize risks associated with the customer's applications, adequate design and operating safeguards must be provided by the
customer to minimize inherent or procedural hazards. Testing and other quality control techniques are utilized to the extent AnalogicTech deems necessary to support this warranty.
Specific testing of all parameters of each device is not necessarily performed. AnalogicTech and the AnalogicTech logo are trademarks of Advanced Analogic Technologies Incorporated.
All other brand and product names appearing in this document are registered trademarks or trademarks of their respective holders.

Advanced Analogic Technologies, Inc.

3230 Scott Boulevard, Santa Clara, CA 95054
Phone (408) 737-4600
Fax (408) 737-4611

20                                                                                                                                                                                             2847.2007.09.1.0
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