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LED Current Sinks
FB
PWM Control
Headroom 
Control
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5
LED6
Boost Converter
SW
Switching 
Frequency
500, 1000 kHz
Oscillator
Thermal 
shutdown
Reference 
Voltage
VDD
PWM
POR
Digital Logic
Fault Detection
(Open*/Short LED, 
OCP, OVP)
VIN
FSET / SDA
ISET /SCL
BRIGHTNESS
CONTROL
EPROM
BOOST_FREQ
VOUT
UVLO
LP8557, LP85571
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SNVSA15B–DECEMBER 2013–REVISED DECEMBER 2015
8 Detailed Description
8.1 Overview
The LP8557 and LP8557I are high-efficiency LED drivers each featuring an integrated DC-DC inductive boost
converter and six high-precision current sinks. LP8557 is intended for applications that exclusively use a pulse
width modulated (PWM) signal for controlling the brightness while LP8557I is intended for applications that can
utilize an I
2
Cmaster as well.
The boost converter has adaptive output voltage control. This feature minimizes the power consumption by
adjusting the voltage to the lowest sufficient level under all conditions.
The adaptive current sink headroom voltage control scales the headroom voltage with the LED current for
optimal system efficiency.
The LED string auto-detect function enables use of the same device in systems with 1 to 6 LED strings for the
maximum design flexibility.
Proprietary hybrid PWM plus current mode dimming enables additional system power savings. Phase shift PWM
allows reduced audible noise and smaller boost output capacitors.
Flexible CABC support combines brightness level selections based on the PWM input and I
2
Ccommands.
The LP8557 and LP8557I feature a full set of features that ensure robust operation of the device and external
components. The set consists of input undervoltage lockout, thermal shutdown, overcurrent protection,
overvoltage protection, and LED open and short detection.
8.2 Functional Block Diagram
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OUT1 string VF
OUT2 string VF
OUT3 string VF
OUT4 string VF
OUT5 string VF
OUT6 string VF
OUT1 string VF
Time
V
BOOST
Driver 
headroom
V
BOOST
Light 
Load
SW
R
R
OCP
R
S
R
6
+
-
+
-
Osc/
ramp
g
m
-
+
VREF
FB
VFB
Startup
OVP
LP8557,LP85571
SNVSA15B–DECEMBER 2013–REVISED DECEMBER 2015
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8.3 Feature Description
8.3.1 Boost Converter Overview
8.3.1.1 Operation
The boost DC-DC converter generates a 7-V to 28-V boost output voltage from a 2.7-V to 5.5-V boost input
voltage.
The converter is a magnetic switching PWM mode DC-DC inductive boost converter with a current limit. It uses
current programmed mode control, where the inductor current is measured and controlled with the feedback.
During start-up, the soft-start function reduces the peak inductor current. Figure 20 shows the boost block
diagram.
Figure 20. Boost Circuit Block Diagram
8.3.1.2 Adaptive Boost Output Voltage Control
The boost converter operates in adaptive boost control mode. In this mode, the voltage at the LED pins is
monitored by the control loop. It raises the boost voltage when the measured voltage of ANY of the LED strings
falls below the voltage threshold of its corresponding LOW comparator. If the headrooms of ALL of the LED
strings are above the voltage threshold of their corresponding MID comparator, then the boost voltage is
lowered.
Figure 21. Adaptive Headroom Detail
8.3.2 Brightness Control
The brightness can be controlled using an external PWM signal or the Brightness registers accessible via an I
2
C
interface or both. Which of these two input sources is selected is set by the BRTMODE bits. The LP8557
operates exclusively in BRTMODE = 00. While the LP8557I, by default, operates in BRTMODE = 11, it can
operate in all BRTMODE settings by configuring the bits via the I
2
Cinterface. How the brightness is controlled in
each of the four possible modes is described in the following sections.
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Product Folder Links:LP8557 LP85571
PWM
Detector
Curve
Shaper
Hybrid 
PWM&I 
Dimming
PWM
Gen
PWM
Input
CURRENT
PWM
MAXCURR
THRESHOLD
PWM/INT
40%
40%
20%
20%
Change in Duty 
on this Edge
On-time
t
ON1
On-time
t
ON2
t
PWM
Cycle Time
t
PWM
Cycle Time
ON
PWM
t
Duty =
t
LP8557, LP85571
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Feature Description (continued)
8.3.2.1 PWM Input Duty Measurement
When using PWM input for brightness control the input PWM duty cycle is measured as described in following
diagram and the brightness is controlled based on the result. When changing the brightness it must be noted that
the measurement cycle is from rising edge to next rising edge and brightness change must be done accordingly
(time from rising to rising edge is constant (=cycle time) and falling edge defines the brightness).
Figure 22. PWM Input Duty Cycle Measurement
8.3.2.2 BRTMODE = 00b
With BRTMODE = 00b, the LED output current is controlled by the PWM input duty cycle. The PWM detector
block measures the duty cycle at the PWM pin and uses it to generate a PWM-based brightness code. Before
the output is generated, the code goes through the curve shaper block. Then the code goes into the hybrid PWM
&I Dimming block which determines the range of the PWM and Current control. The outcome of the hybrid PWM
&I dimming block is current and/or up to 6 PWM output signals.
Figure 23. Brightness Data Path for BRTMODE = 00b
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Product Folder Links:LP8557 LP85571
Curve
Shaper
Hybrid 
PWM&I 
Dimming
PWM
Gen
Brightness
CURRENT
PWM
MAXCURR
THRESHOLD
I
2
C
Input
V
IN
LP8557
FB
SW
1.1 
”
V
OUT
/ V
IN
”
11
L1
D1
VDD
C
IN
C
OU
T
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5
LED6
GNDs
ISET
FSET
2.7 V 
±
5.5 V
7 V 
±
28 V
PWM
PWM
V
OUT
R
FSET
R
ISET
LP8557,LP85571
SNVSA15B–DECEMBER 2013–REVISED DECEMBER 2015
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Feature Description (continued)
Figure 24. Typical Application Circuit for Devices Configured With BRTMODE = 00
8.3.2.3 BRTMODE = 01b
With BRTMODE = 01b, the LED output current is controlled by the BRTHI/BRTLO registers. Before the output is
generated the BRTHI/BRTLO registers-based brightness code goes through the Curve Shaper block. Then the
code goes into the hybrid PWM & I dimming block which determines the range of the PWM and current control.
The outcome of the Hybrid PWM&I Dimming block is Current and/or up to 6 PWM output signals.
Figure 25. Brightness Data Path for BRTMODE = 01b
8.3.2.4 BRTMODE = 10b
With BRTMODE = 10b, the LED output current is controlled by the PWM input duty cycle and the BRTHI/BRTLO
registers. The PWM detector block measures the duty cycle at the PWM pin and uses it to generate PWM-based
brightness code. Before the code is multiplied with the BRTHI/BRTLO registers-based brightness code, it goes
through the curve shaper block. After the multiplication, the resulting code goes into the hybrid PWM & I dimming
block which determines the range of the PWM and Current control. The outcome of the hybrid PWM & I dimming
block is current or up to 6 PWM output signals.
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Product Folder Links:LP8557 LP85571
PWM
Detector
Curve
Shaper
Hybrid 
PWM&I 
Dimming
PWM
Gen
PWM
Input
CURRENT
PWM
MAXCURR
THRESHOLD
Brightness
I
2
C
Input
PWM
Detector
Curve
Shaper
Hybrid 
PWM&I 
Dimming
PWM
Gen
PWM
Input
CURRENT
PWM
MAXCURR
THRESHOLD
Brightness
I
2
C
Input
LP8557, LP85571
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SNVSA15B–DECEMBER 2013–REVISED DECEMBER 2015
Feature Description (continued)
Figure 26. Brightness Data Path for BRTMODE = 10b
8.3.2.5 BRTMODE = 11b
With BRTMODE = 11b, the LED output current is controlled by the PWM input duty cycle and the BRTHI/BRTLO
registers. The PWM detector block measures the duty cycle at the PWM pin and uses it to generate PWM-based
brightness code. In this mode, the BRTHI/BRTLO registers-based brightness code goes through the curve
shaper block before it is multiplied with the PWM input duty cycle-based brightness code. After the multiplication,
the resulting code goes into the hybrid PWM & I dimming block which determines the range of the PWM and
Current control. The outcome of the hybrid PWM & I dimming block is current and/or up to 6 PWM output
signals.
Figure 27. Brightness Data Path for BRTMODE = 11b
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Product Folder Links:LP8557 LP85571
V
IN
LP8557I
FB
SW
1.1  
”9
OUT
/ V
IN
”
11
L1
D1
VDD
C
IN
C
OUT
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5
LED6
GNDs
SCL
SDA
2.7 V 
±
5.5 V
7 V 
±
28 V
PWM
PWM
V
OUT
SDA
SCL
LP8557,LP85571
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Feature Description (continued)
Figure 28. Typical Application Circuit for Devices Configured With BRTMODE = 01, 10, or 11
8.3.2.6 Hybrid PWM & I Dimming Control
Hybrid PWM & I dimming control combines PWM dimming and LED current-dimming control methods. With this
dimming control, better optical efficiency is possible from the LEDs compared to pure PWM control while still
achieving smooth and accurate control and low brightness levels. The switch point from current-to-PWM control
can be set to get the optimal compromise between good matching of the LEDs brightness/white point at low
brightness and good optical efficiency.
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Product Folder Links:LP8557 LP85571
PWM CONTROL
CURRENT CONTROL
LED CURRENT
LED CURRENT
25%
100%
25%
50%
100%
25%
50%
100%
PWM CONTROL 
HYBRID PWM & CURRENT CONTROL
BRIGHTNESS
BRIGHTNESS
100%
50%
LED CURRENT
25%
100%
25%
50%
100%
PURE CURRENT CONTROL
BRIGHTNESS
50%
LP8557, LP85571
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Feature Description (continued)
Figure 29. Dimming Methods
8.3.2.7 Phase Shift PWM Scheme
The phase shift PWM (PSPWM) scheme allows delay of the time when each LED current sink is active. When
the LED current sinks are not activated simultaneously, the peak load current from the boost output is greatly
decreased. This reduces the ripple seen on the boost output and allows smaller output capacitors to be used.
Reduced ripple also reduces the output ceramic capacitor audible ringing. The PSPWM scheme also increases
the load frequency seen on the boost output by up to six times, therefore transferring the possible audible noise
to the frequencies outside the audible range.
The phase difference between each active driver is automatically determined as 360°/number of active drivers.
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Product Folder Links:LP8557 LP85571
Brightness (PWM)
Time
Slope Time
Advanced slope
Brightness (PWM)
Sloper Input
PWM Output
Time
Normal slope
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5
LED6
60 degrees
Phase Delay
1/(f
PWM
)
Cycle Time
LP8557,LP85571
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Feature Description (continued)
Figure 30. Phase Shift PWM Dimming Scheme Diagram
8.3.3 Slope and Advanced Slope
The transition time between two brightness values can be programmed with the STEP bits from 0 to 200 ms. The
same slope time is used for sloping up and down. With advanced slope the brightness changes can be made
more pleasing to a human eye. It is implemented with a digital smoothing filter. The filter strength is set with
SMOOTH bits.
Figure 31. Slope and Advanced Slope
8.3.4 LED String Count Auto Detection
The LP8557 and LP8557I can auto-detect the number of the LED strings attached. During the auto-detect
routine, the devices automatically remove the unused current sink(s) and adjust the phasing of the remaining
current sinks. The LED OPEN* fault condition is not supported with auto-detect function enabled. On the
LP8557I, the user may disable the function by setting CONFIG.AUTO bit to 0 via an I
2
Cwrite.
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Product Folder Links:LP8557 LP85571
Duty cycle D = 1 - V
IN
/ V
OUT
t
SW
= 1 / f
SW
Slew rate control, 
programmable
Spread spectrum scheme, 
programmable pseudo 
random duty cycle changes 
minimize EMI
LP8557, LP85571
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Feature Description (continued)
8.3.5 EMI Reduction Schemes
LP8557I features two EMI reduction schemes. By default, the schemes are disabled; however, the schemes can
be enabled by I
2
Cwrites to SSEN and SREN bits in COMMAND register. The schemes are unavailable on the
LP8557.
The first scheme, programmable slew rate control, uses a combination of three drivers for boost switch. Enabling
all three drivers allows boost switch on/off transition times to be the shortest. On the other hand, enabling just
one driver allows boost switch on/off transition times to be the longest. The longer the transition times, the lower
the switching noise on the SW terminal. It should also be noted that the shortest transition times bring the best
efficiency as the switching losses are the lowest. This scheme can be enabled by setting SREN=1 with an I
2
C
write.
The second EMI reduction scheme is the spread spectrum scheme. This scheme deliberately spreads the
frequency content of the boost switching waveform, which inherently has a narrow bandwidth, makes the
switching waveform's bandwidth wider and ultimately reduces its EMI spectral density. This scheme can be
enabled by setting SSEN = 1 with an I
2
Cwrite.
Figure 32. EMI Reduction Schemes
8.3.6 Fault Detection
The LP8557 and LP8557I have fault detection for LED SHORT, UVLO, BST_OVP, BST_OCP, BST_UV, and
TSD. Additionally, the LP8557I can support LED OPEN* fault. Faults are recorded in the STATUS register. Each
time the STATUS register is read it is automatically cleared.
8.3.6.1 LED Short Detection
Voltages at the individual current sinks are constantly monitored for the LED SHORT fault. This fault may occur
when some LEDs in a string are electrically bypassed making that LED string shorter than the other LED strings.
The reduced forward voltage causes the current sink attached to that string to have a higher headroom voltage
than the other current sinks. When the headroom voltage is higher than the fault comparator threshold
(configured with the 0V field in the LEDEN register), that current sink is disabled, and the PWM phasing is
automatically adjusted. The fault comparator threshold is at 2 V, typical.
8.3.6.2 LED OPEN* Detection
When the auto-detect function is disabled, each current sink is also monitored for the LED OPEN* condition. The
condition is set when the headroom voltage on one or more current sinks is below the LOW comparator
threshold, and the boost voltage is at the maximum. This fault condition may be caused by one or more OPEN
LED strings or by one or more current sinks shorted to GND. The LP8557I immediately shuts down the backlight
whenever an LED OPEN* condition is detected on any enabled LED drivers. The backlight does not turn on
again (regardless of the COMMAND.ON bit) until the STATUS register is read.
8.3.6.3 Undervoltage Detection
The device continuously monitors the voltage on the VDD pin. When the VDD voltage drops below 2.5 V the
backlight is immediately shut down, and the UVLO bit is set in the STATUS register. The backlight automatically
starts again when the voltage has increased above 2.5 V + 50 mV hysteresis. Hysteresis is implemented to avoid
continuously triggering undervoltage.
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Product Folder Links:LP8557 LP85571
LP8557,LP85571
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Feature Description (continued)
8.3.6.4 Thermal Shutdown
If the internal temperature reaches 150°C, the deviceimmediately shuts down the backlight to protect it from
damage. The TSD bit is also set in the STATUS register. The device re-activates the backlight again when the
internal temperature drops below 130°C.
8.3.6.5 Boost Overcurrent Protection
The device automatically limits boost current to 2.4 A . When the 2.4-A limit is reached the BST_OCP bit is set in
the STATUS register. It is normal for the device to trigger the boost current limit during the start-up or sudden
brightness changes. The STATUS register can be cleared by reading the bit. If the bit is permanently set, it may
indicate an issue in the application.
8.3.6.6 Boost Overvoltage Protection
The device automatically limits boost voltage to VBOOST_MAX + 1.6 V. When the limit is reached the BST_OVP
bit is set in the STATUS register. It is normal for the device to trigger the boost OVP limit during the start-up or
sudden brightness changes. The status register can be cleared by reading the bit. If the bit is permanently set, it
may indicate an issue in the application.
8.3.6.7 Boost Undervoltage Protection
The device can detect when the boost voltage is below VBOOST – 2.5 V for longer than 6 ms. When the
threshold is reached the BST_UV bit is set in the STATUS register.
8.4 Device Functional Modes
8.4.1 Shutdown Mode
The device is in shutdown mode when the VDD pin is low. Current consumption in this mode from VDD pin is
<1 µA.
8.4.2 Active Mode
In active mode the backlight is enabled either with setting the ON register bit high (LP8557I) or by activating
PWM input (LP8557). The power supplying the VDD pin must be present. Brightness is controlled with I
2
Cwrites
to brightness registers or by changing PWM input duty cycle (operation without I
2
C control). Configuration
registers are not accessible in Active mode to prevent damage to the device by accidental writes. Current
consumption from VDD terminal in this mode is typically 2.2 mA when LEDs are not drawing any current.
8.5 Programming
8.5.1 I
2
C-Compatible Serial Bus Interface
8.5.1.1 Interface Bus Overview
The I
2
C-compatible synchronous serial interface provides access to the programmable functions and registers on
the device. This protocol uses a two-wire interface for bi-directional communications between the devices
connected to the bus. The two interface lines are the serial data line (SDA), and the serial clock line (SCL).
These lines must be connected to a positive supply, via a pull-up resistor and remain HIGH even when the bus is
idle.
The default 7-bit I
2
Caddress for the LP8557I slave is 2Ch.
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