智能時(shí)代電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)面臨的干擾和應(yīng)對(duì)

　　引言

　　智能時(shí)代的手機(jī)已不僅僅是語音和簡(jiǎn)單的SMS數(shù)據(jù)通訊設(shè)備，現(xiàn)在已然成為一個(gè)功能超強(qiáng)的個(gè)人移動(dòng)多媒體終端。手機(jī)屏幕的顯示越細(xì)膩、色彩表現(xiàn)越豐富、屏幕尺寸越大，消費(fèi)者的用戶體驗(yàn)越好。視網(wǎng)膜屏、IPS屏等高清高亮屏大大提高了手機(jī)屏幕的分辨率和色彩表現(xiàn)。智能手機(jī)屏幕的主流尺寸在3.7～4.3寸之間，手機(jī)屏的背光LED數(shù)目和屏的分辨率和屏的亮度有關(guān)，屏的分辨率越高，相同亮度就需要更多背光LED，相同分辨率背光LED數(shù)目越多，屏幕亮度越亮，對(duì)于4.0寸一般需要6～8顆背光LED，4.3寸屏需要8～10顆背光LED。

　　電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)由于具有LED電流匹配度好、和屏的接口連線少等優(yōu)點(diǎn)而被手機(jī)設(shè)計(jì)人員選做大尺寸的智能手機(jī)背光驅(qū)動(dòng)。但電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)容易產(chǎn)生EMI輻射，可能會(huì)對(duì)GSM、GPS或者其他射頻模塊產(chǎn)生EMI干擾而影響射頻靈敏度，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)搜不到臺(tái)、掉網(wǎng)等問題。而PCB的地波動(dòng)、射頻模塊同樣也會(huì)產(chǎn)生EMI輻射，也可能引起電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)的輸出電流變化，從而出現(xiàn)閃屏的問題。

　　本文首先分析了電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)的EMI輻射來源，以及上海艾為的電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)芯片如何通過內(nèi)部電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)來降低電感產(chǎn)生的EMI輻射和調(diào)光時(shí)VOUT的EMI輻射，并對(duì)PCB設(shè)計(jì)提出了優(yōu)化EMI性能的建議。針對(duì)閃屏，文中分析了閃屏的原因，介紹了上海艾為的第二代電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)恒流恒壓雙反饋環(huán)路、RNS(射頻噪聲抑制)技術(shù)如何減小閃屏的風(fēng)險(xiǎn)。最后介紹了上海艾為的大屏背光產(chǎn)品系列。

　　電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)的EMI輻射來源及應(yīng)對(duì)

　　升壓過程中產(chǎn)生的EMI輻射及應(yīng)對(duì)

　　電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)工作時(shí)電感上的電流是瞬態(tài)快速變化的，變化的電流在電感上會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，是電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)的最主要EMI輻射來源。圖1是市面上某款電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)的SW引腳的電壓波形和EMI的測(cè)試結(jié)果?！　?/p>

 

　　圖1紅色實(shí)線是FCC CLASS B的標(biāo)準(zhǔn)線，紅色虛線是-6dB的裕量線，一般要求EMI測(cè)試結(jié)果不超過裕量線。藍(lán)色曲線是此款芯片的實(shí)際EMI測(cè)試結(jié)果，可以看到在100～600MHz有明顯的EMI能量，在300～500MHz頻率段已經(jīng)接近甚至有部分超過了FCC CLASS B的標(biāo)準(zhǔn)線，這將可能對(duì)手機(jī)中的FM、CMMB和射頻模塊產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。

　　電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)SW引腳產(chǎn)生的EMI輻射主要有：

　　1. 開關(guān)信號(hào)和電感上電流變化產(chǎn)生的EMI輻射。電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)的工作頻率一般在1MHz附近，開關(guān)信號(hào)和電感上的電流變化產(chǎn)生的EMI輻射頻段主要在10MHz以下;
　　2. 開關(guān)信號(hào)沿產(chǎn)生的EMI輻射。開關(guān)信號(hào)的沿的變化在納秒級(jí)范圍，沿越陡，越容易產(chǎn)生振鈴信號(hào)，陡峭的沿和振鈴信號(hào)都會(huì)產(chǎn)生很大分量的高頻EMI輻射，頻段集中在幾百M(fèi)Hz甚至GHz，是影響FM、CMMB和GSM射頻信號(hào)靈敏度的主要EMI來源。

　　降低高頻的EMI輻射，就要讓開關(guān)信號(hào)的沿變緩，但沿變緩會(huì)使在沿上消耗的功率增加，影響背光驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)換效率，所以EMI輻射的改善和效率的提升是矛盾的，需要互相折中?！　?/p>

 

　　圖2是第二代串聯(lián)背光上海艾為的AW9910/AW9920的EMI測(cè)試結(jié)果。為了同時(shí)取得最優(yōu)的EMI性能和轉(zhuǎn)換效率，AW9910/AW9920采用了專利技術(shù)的SW引腳信號(hào)沿斜率可變驅(qū)動(dòng)技術(shù)，在信號(hào)沿的初期，驅(qū)動(dòng)能力增強(qiáng)，信號(hào)沿的斜率較快，而在信號(hào)沿的末期，驅(qū)動(dòng)能力變?nèi)?，信?hào)沿的斜率降低，這樣在信號(hào)沿上消耗的功率更小，EMI輻射也更小。從圖2的EMI測(cè)試結(jié)果可以看到，AW9910/AW9920的EMI性能相比圖1最大提高了25dB!

　　調(diào)光時(shí)產(chǎn)生的EMI輻射及應(yīng)對(duì)

　　SW引腳輸出信號(hào)的EMI輻射是手機(jī)設(shè)計(jì)人員關(guān)注比較多的，但大家往往發(fā)現(xiàn)已經(jīng)即使花很大力氣減小SW引腳輸出信號(hào)的EMI輻射，但EMI問題依然存在。電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)芯片在PWM調(diào)光時(shí)輸出電壓VOUT可能會(huì)產(chǎn)生很大的輸出紋波，也是一個(gè)EMI輻射源，但卻容易被手機(jī)設(shè)計(jì)人員忽視?！　?/p>

圖 3 某款電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)PWM調(diào)光時(shí)輸出VOUT紋波(10KHz、50% Duty Cycle)