智能時代電感升壓型背光驅(qū)動面臨的干擾和應(yīng)對

　　引言

　　智能時代的手機已不僅僅是語音和簡單的SMS數(shù)據(jù)通訊設(shè)備，現(xiàn)在已然成為一個功能超強的個人移動多媒體終端。手機屏幕的顯示越細膩、色彩表現(xiàn)越豐富、屏幕尺寸越大，消費者的用戶體驗越好。視網(wǎng)膜屏、IPS屏等高清高亮屏大大提高了手機屏幕的分辨率和色彩表現(xiàn)。智能手機屏幕的主流尺寸在3.7～4.3寸之間，手機屏的背光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)動由于具有LED電流匹配度好、和屏的接口連線少等優(yōu)點而被手機設(shè)計人員選做大尺寸的智能手機背光驅(qū)動。但電感升壓型背光驅(qū)動容易產(chǎn)生EMI輻射，可能會對GSM、GPS或者其他射頻模塊產(chǎn)生EMI干擾而影響射頻靈敏度，嚴重的會出現(xiàn)搜不到臺、掉網(wǎng)等問題。而PCB的地波動、射頻模塊同樣也會產(chǎn)生EMI輻射，也可能引起電感升壓型背光驅(qū)動的輸出電流變化，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)動的EMI輻射來源，以及上海艾為的電感升壓型背光驅(qū)動芯片如何通過內(nèi)部電路的優(yōu)化設(shè)計來降低電感產(chǎn)生的EMI輻射和調(diào)光時VOUT的EMI輻射，并對PCB設(shè)計提出了優(yōu)化EMI性能的建議。針對閃屏，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。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)動的EMI輻射來源及應(yīng)對

　　升壓過程中產(chǎn)生的EMI輻射及應(yīng)對

　　電感升壓型背光驅(qū)動工作時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產(chǎn)生電磁場，是電感升壓型背光驅(qū)動的最主要EMI輻射來源。圖1是市面上某款電感升壓型背光驅(qū)動的SW引腳的電壓波形和EMI的測試結(jié)果。　　

 

　　圖1紅色實線是FCC CLASS B的標(biāo)準(zhǔn)線，紅色虛線是-6dB的裕量線，一般要求EMI測試結(jié)果不超過裕量線。藍色曲線是此款芯片的實際EMI測試結(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，這將可能對手機中的FM、CMMB和射頻模塊產(chǎn)生非常嚴重的影響。

　　電感升壓型背光驅(qū)動SW引腳產(chǎn)生的EMI輻射主要有：

　　1. 開關(guān)信號和電感上電流變化產(chǎn)生的EMI輻射。電感升壓型背光驅(qū)動的工作頻率一般在1MHz附近，開關(guān)信號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)信號沿產(chǎn)生的EMI輻射。開關(guān)信號的沿的變化在納秒級范圍，沿越陡，越容易產(chǎn)生振鈴信號，陡峭的沿和振鈴信號都會產(chǎn)生很大分量的高頻EMI輻射，頻段集中在幾百MHz甚至GHz，是影響FM、CMMB和GSM射頻信號靈敏度的主要EMI來源。

　　降低高頻的EMI輻射，就要讓開關(guān)信號的沿變緩，但沿變緩會使在沿上消耗的功率增加，影響背光驅(qū)動的轉(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。　　

 

　　圖2是第二代串聯(lián)背光上海艾為的AW9910/AW9920的EMI測試結(jié)果。為了同時取得最優(yōu)的EMI性能和轉(zhuǎn)換效率，AW9910/AW9920采用了專利技術(shù)的SW引腳信號沿斜率可變驅(qū)動技術(shù)，在信號沿的初期，驅(qū)動能力增強，信號沿的斜率較快，而在信號沿的末期，驅(qū)動能力變?nèi)酰盘栄氐男甭式档停@樣在信號沿上消耗的功率更小，EMI輻射也更小。從圖2的EMI測試結(jié)果可以看到，AW9910/AW9920的EMI性能相比圖1最大提高了25dB!

　　調(diào)光時產(chǎn)生的EMI輻射及應(yīng)對

　　SW引腳輸出信號的EMI輻射是手機設(shè)計人員關(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引腳輸出信號的EMI輻射，但EMI問題依然存在。電感升壓型背光驅(qū)動芯片在PWM調(diào)光時輸出電壓VOUT可能會產(chǎn)生很大的輸出紋波，也是一個EMI輻射源，但卻容易被手機設(shè)計人員忽視。　　

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