【導(dǎo)讀】許多手機(jī)采用白光LED作為顯示屏幕的背光元件，相應(yīng)的白光LED驅(qū)動器就成為一顆在手機(jī)設(shè)計中不可或缺的IC。白光LED驅(qū)動器采用開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如電感式升壓轉(zhuǎn)換器。本文以德州儀器的TPS61161升壓轉(zhuǎn)換器為例，介紹一些手機(jī)屏幕背光的EMI解決。
許多手機(jī)采用白光LED作為顯示屏幕的背光元件，相應(yīng)的白光LED驅(qū)動器就成為一顆在手機(jī)設(shè)計中不可或缺的IC。白光LED驅(qū)動器采用開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如電感式升壓轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器在高速開關(guān)的同時，由于使用電感產(chǎn)生EMI干擾，會給手機(jī)其他功能模塊的設(shè)計帶來困難。隨著LCD屏幕的增大，驅(qū)動器所需的輸出能力也相應(yīng)增加，EMI干擾也會變得嚴(yán)重。因此設(shè)計白光LED驅(qū)動器時對EMI的考慮必需認(rèn)真對待。
圖1TPS61161的典型應(yīng)用
德州儀器推出的TPS61161升壓轉(zhuǎn)換器除了提供10顆LED的驅(qū)動能力外，在EMI問題上也有相應(yīng)的設(shè)計考慮，其典型應(yīng)用如圖1所示。在TPS61161開關(guān)設(shè)計上采取兩次開關(guān)過程，有效降低了EMI的輻射強(qiáng)度，從而避免驅(qū)動器對手機(jī)其他模塊的影響。如圖2黑色曲線所示，當(dāng)TPS61161打開內(nèi)部MOSFET 開關(guān)管時，MOSFET的漏源電壓Vds在很短的時間內(nèi)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(guān)開啟的初期，由于 MOSFET的特性，流過MOSFET開關(guān)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(chǎn)生的作用，在MOSFET開啟初期，采用減慢開關(guān)電壓變化率dv/dt來減少EMI強(qiáng)度，如圖2紅色曲線所示。
圖2當(dāng)TPS61161打開內(nèi)部MOSFET開關(guān)管時MOSFET的漏源電壓Vds在很短的時間內(nèi)從高壓變成接近于零的低壓
傳統(tǒng)的開關(guān)技術(shù)和二次開關(guān)技術(shù)在實(shí)際EMI測試結(jié)果證明，TPS61161的二次開關(guān)技術(shù)減低了EMI輻射能量。在EMI測試試驗(yàn)中，TPS61161 通過電池電壓3.7V驅(qū)動10顆串聯(lián)LED。圖3a表示了EMI測試環(huán)境空間的白噪聲，圖3b表示了TPS61161采用傳統(tǒng)開關(guān)的EMI測試結(jié)果，圖 3c表示了TPS61161采用現(xiàn)有二次開關(guān)技術(shù)的EMI測試結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果表明，二次開關(guān)使得EMI輻射強(qiáng)度減少了10db。
圖3a表示了EMI測試環(huán)境空間的白噪聲b表示了TPS61161采用傳統(tǒng)開關(guān)的EMI測試結(jié)果c表示了TPS61161采用現(xiàn)有二次開關(guān)技術(shù)的EMI測試結(jié)果
另外，TPS61161支持線性調(diào)光技術(shù)——通過調(diào)節(jié)LED的導(dǎo)通電流，改變LED的發(fā)光強(qiáng)度。這種調(diào)光方法有效地避免了由于LED調(diào)光所引起的EMI干擾。此類干擾經(jīng)常發(fā)生在PWM調(diào)光方式。
當(dāng)然，在具體應(yīng)用TPS61161設(shè)計時好的PCB布局布線也有助于更好的降低EMI對手機(jī)系統(tǒng)的干擾。除了TPS61161，德州儀器的TPS61160白光LED驅(qū)動器，TPS61165高亮度LED驅(qū)動器都采用了二次開關(guān)技術(shù)。具體可以參考德州儀器的產(chǎn)品目錄。
