CMOS Boost Converter - White LED Driver The CAT4137TD-GT3 is a high-efficiency LED driver manufactured by CATALYST SEMICONDUCTOR (now part of ON Semiconductor).  

**Key Specifications:**  
- **Input Voltage Range:** 3V to 5.5V  
- **Output Current:** Up to 350mA (adjustable)  
- **Switching Frequency:** 1MHz (typical)  
- **Efficiency:** Up to 90%  
- **Package:** 5-Pin TSOT-23  
- **Features:** PWM dimming, over-temperature protection, low dropout operation  
- **Applications:** Backlighting for LCDs, camera flash, general LED driving  

This device is designed for portable electronics requiring efficient power management for LEDs.  

(Source: Manufacturer datasheet)

CMOS Boost Converter - White LED Driver # CAT4137TDGT3 Technical Documentation

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The CAT4137TDGT3 is a high-efficiency step-up DC-DC converter specifically designed for driving series-connected white LEDs. Typical applications include:

 Backlighting Systems 
- LCD display backlighting for portable devices
- Keypad illumination in mobile phones and PDAs
- Instrument panel lighting in automotive dashboards
- Medical device display lighting

 General Lighting Applications 
- Emergency lighting systems
- Architectural accent lighting
- Portable lighting devices
- Battery-powered lighting solutions

### Industry Applications
 Consumer Electronics 
- Smartphones and feature phones
- Portable media players
- Digital cameras and camcorders
- Gaming devices and handheld consoles

 Automotive Electronics 
- Center console displays
- Climate control panel lighting
- Dashboard instrument clusters
- Interior ambient lighting

 Industrial Equipment 
- Test and measurement instruments
- Industrial control panels
- Portable medical devices
- Handheld scanners and terminals

### Practical Advantages
 Key Benefits: 
-  High Efficiency : Up to 84% efficiency with internal 500mA switch
-  Compact Solution : Requires minimal external components
-  Wide Input Range : 2.5V to 5.5V operation suitable for battery-powered applications
-  Precise Current Regulation : ±5% LED current accuracy
-  PWM Dimming Capability : Up to 5000:1 dimming ratio
-  Thermal Protection : Built-in thermal shutdown protection

 Limitations: 
- Maximum output voltage limited to 24V
- Fixed 1MHz switching frequency may cause EMI concerns in sensitive applications
- Limited to driving series-connected LED strings
- Requires careful thermal management at maximum output power

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions

 Overheating Issues 
-  Problem : Excessive power dissipation in high-current applications
-  Solution : Ensure adequate PCB copper area for heat sinking, monitor junction temperature

 LED Current Inaccuracy 
-  Problem : Variations in LED brightness due to resistor tolerance
-  Solution : Use 1% tolerance current sense resistor, minimize trace resistance

 Stability Problems 
-  Problem : Oscillations in output current
-  Solution : Proper compensation network, adequate input/output decoupling

 Start-up Issues 
-  Problem : Failure to start under heavy loads
-  Solution : Ensure input voltage meets minimum requirements, check soft-start characteristics

### Compatibility Issues

 Input Power Sources 
- Compatible with Li-ion batteries (2.5V-4.2V)
- Works with 3.3V and 5V regulated supplies
- May require input filtering with noisy power sources

 LED Compatibility 
- Optimized for white LEDs with typical forward voltages of 3.0V-3.6V
- Supports series configurations of 2-7 LEDs
- Compatible with high-brightness LEDs up to 30mA per string

 Microcontroller Interface 
- PWM dimming compatible with 3.3V and 5V logic levels
- Enable pin compatible with standard CMOS/TTL levels
- May require level shifting for 1.8V systems

### PCB Layout Recommendations

 Power Path Layout 
- Keep input capacitor (CIN) close to VIN and GND pins
- Minimize loop area in high-current switching paths
- Use wide traces for SW pin connection to inductor

 Grounding Strategy 
- Use single-point grounding for analog and power sections
- Separate analog ground from noisy digital ground
- Provide solid ground plane for thermal dissipation

 Component Placement 
- Position inductor close to SW pin to reduce EMI
- Place feedback components away from switching nodes
- Ensure adequate clearance for thermal management

 Thermal Considerations 
- Use thermal vias under the package for heat dissipation

CMOS Boost Converter - White LED Driver The part **CAT4137TD-GT3** is manufactured by **ON Semiconductor**.  

### **Key Specifications:**  
- **Type:** LED Driver  
- **Topology:** Boost Converter  
- **Input Voltage Range:** 2.7V to 5.5V  
- **Output Voltage:** Up to 24V  
- **Output Current:** Up to 30mA  
- **Switching Frequency:** 1MHz (typical)  
- **Package:** SOT-23-5  
- **Features:**  
  - Adjustable output current  
  - Overvoltage protection  
  - Thermal shutdown  
  - Low shutdown current  

This part is designed for driving LEDs in applications such as backlighting and display systems.  

(Source: ON Semiconductor datasheet for CAT4137TD-GT3.)

CMOS Boost Converter - White LED Driver # CAT4137TDGT3 Technical Documentation

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The CAT4137TDGT3 is a high-efficiency step-up DC-DC converter specifically designed for driving series-connected white LEDs. Typical applications include:

 Backlighting Systems 
- LCD display backlighting for portable devices
- Keypad illumination in mobile phones and PDAs
- Instrument panel lighting in automotive dashboards
- Consumer electronics requiring uniform brightness control

 General Lighting Applications 
- Emergency lighting systems
- Architectural accent lighting
- Portable lighting devices
- Battery-powered illumination systems

### Industry Applications
 Consumer Electronics 
- Smartphones and feature phones
- Portable media players
- Digital cameras and camcorders
- Gaming devices and handheld consoles

 Automotive Electronics 
- Dashboard instrument lighting
- Center console displays
- Interior ambient lighting systems
- Navigation display backlighting

 Industrial Equipment 
- Portable measurement instruments
- Medical monitoring devices
- Industrial control panels
- Test and measurement equipment displays

### Practical Advantages and Limitations

 Advantages 
-  High Efficiency : Up to 84% efficiency with internal 500mA switch
-  Compact Solution : Requires minimal external components
-  Wide Input Range : Operates from 2.5V to 7V input voltage
-  Precise Current Regulation : ±5% LED current accuracy
-  PWM Dimming Capability : Supports up to 20kHz dimming frequency
-  Thermal Protection : Built-in thermal shutdown protection

 Limitations 
-  Maximum Output : Limited to driving up to 7 white LEDs in series
-  Current Capability : Maximum switch current of 500mA
-  Voltage Constraints : Maximum output voltage of 26V
-  Thermal Considerations : Requires proper PCB layout for heat dissipation

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions

 Insufficient Input Capacitance 
-  Problem : Input voltage ripple causing unstable operation
-  Solution : Use 10μF ceramic capacitor placed close to VIN pin

 Improper Inductor Selection 
-  Problem : Poor efficiency or unstable switching
-  Solution : Select 10μH to 22μH inductor with saturation current >700mA

 Thermal Management Issues 
-  Problem : Overheating during continuous operation
-  Solution : Ensure adequate copper pour for thermal dissipation
-  Additional Measure : Monitor junction temperature in high ambient conditions

 LED Current Setting Errors 
-  Problem : Incorrect LED current due to resistor tolerance
-  Solution : Use 1% tolerance current sense resistor
-  Verification : Measure voltage across sense resistor during operation

### Compatibility Issues with Other Components

 Microcontroller Interfaces 
- Compatible with 3.3V and 5V logic levels for enable and dimming control
- Ensure PWM dimming signal meets minimum pulse width requirements

 Power Supply Considerations 
- Works with Li-ion batteries (2.5V-4.2V)
- Compatible with USB power sources (5V)
- May require input filtering with noisy power sources

 LED Selection 
- Optimized for white LEDs with forward voltage 3.0V to 3.6V
- Maximum string length limited by total forward voltage

### PCB Layout Recommendations

 Power Path Routing 
- Keep switching node (LX pin) traces short and wide
- Route inductor close to LX and VOUT pins
- Minimize loop area in high-frequency switching paths

 Component Placement 
- Place input and output capacitors close to IC pins
- Position feedback components (Rset) away from noisy areas
- Keep sensitive analog traces separate from switching nodes

 Thermal Management 
- Use thermal vias under exposed pad for heat dissipation
- Provide adequate copper area for thermal relief
- Consider thermal interface materials in