白光LED驅動器在手機設計中的EMI干擾問題

目前手機普遍采用白光LED作為顯示屏幕的背光元件，相應的白光LED驅動器成為一顆在手機設計中不可或缺的IC。白光LED驅動器采用開關電源拓撲結構，如電感式升壓轉換器。轉換器在高速開關的同時，由于使用電感產生EMI干擾，會給手機其他功能模塊的設計帶來困難。隨著LCD屏幕的增大，驅動器所需的輸出能力也相應增加，EMI干擾也會變得嚴重。因此設計白光LED驅動器時對EMI的考慮必需認真對待。

　　德州儀器推出的TPS61161升壓轉換器除了提供10顆LED的驅動能力外，在EMI問題上也有相應的設計考慮，其典型應用如圖1所示。在TPS61161開關設計上采取兩次開關過程，有效降低了EMI的輻射強度，從而避免驅動器對手機其他模塊的影響。如圖2黑色曲線所示，當TPS61161打開內部MOSFET開關管時，MOSFET的漏源電壓Vds在很短的時間內從高壓變成接近于零的低壓，即很大的電壓變化率dv/dt；并且在開關開啟的初期，由于MOSFET的特性，流過MOSFET開關管的電流變化率也很大，即di/dt。考慮到dv/dt和di/dt對于EMI產生的作用，在MOSFET開啟初期，采用減慢開關電壓變化率dv/dt來減少EMI強度，如圖2紅色曲線所示。

　　傳統的開關技術和二次開關技術在實際EMI測試結果證明，TPS61161的二次開關技術減低了EMI輻射能量。在EMI測試試驗中，TPS61161通過電池電壓3.7V驅動10顆串聯LED。圖3a表示了EMI測試環境空間的白噪聲，圖3b表示了TPS61161采用傳統開關的EMI測試結果，圖3c表示了TPS61161采用現有二次開關技術的EMI測試結果。試驗結果表明，二次開關使得EMI輻射強度減少了10db。

　　另外，TPS61161支持線性調光技術——通過調節LED的導通電流，改變LED的發光強度。這種調光方法有效地避免了由于LED調光所引起的EMI干擾。此類干擾經常發生在PWM調光方式。

　　當然，在具體應用TPS61161設計時好的PCB布局布線也有助于更好的降低EMI對手機系統的干擾。除了TPS61161，德州儀器的TPS61160白光LED驅動器，TPS61165高亮度LED驅動器都采用了二次開關技術。具體可以參考德州儀器的產品目錄。