調光時(shí)產(chǎn)生的EMI輻射及應對

調光時(shí)產(chǎn)生的EMI輻射及應對

SW引腳輸出信號的EMI輻射是手機設計人員關(guān)注得比較多的問(wèn)題，但大家往往發(fā)現即使已經(jīng)花費很大力氣，減小SW引腳輸出信號的EMI輻射，但EMI問(wèn)題依然存在。電感升壓型背光驅動(dòng)芯片在PWM調光時(shí)輸出電壓VOUT可能會(huì )產(chǎn)生很大的輸出紋波。這也是一個(gè)EMI輻射源，但卻容易被手機設計人員忽視。

圖3是某款采用普通PWM調光方式的電感升壓型背光驅動(dòng)在PWM調光時(shí)的使能引腳(EN)和輸出VOUT的波形。從圖3中可以看到，用10KHz 50%占空比的PWM信號調光時(shí)，輸出電壓VOUT上的紋波高達4V.而且我們發(fā)現，調光頻率越低，輸出電壓紋波越大。而在PCB設計中，輸出VOUT需要從背光驅動(dòng)模塊接到屏的背光LED的陽(yáng)極，走線(xiàn)會(huì )比較長(cháng)，這樣VOUT走線(xiàn)的輸出紋波也是一個(gè)嚴重的EMI輻射源!

圖3：某款電感升壓型背光驅動(dòng)PWM調光時(shí)輸出VOUT紋波(10KHz、50%占空比)。

輸出電壓上紋波幅度過(guò)大還會(huì )在輸出電容上產(chǎn)生刺耳的嘯叫聲。這是由于輸出MLCC電容的壓電效應產(chǎn)生的振動(dòng)而引起的。一般紋波幅度超過(guò)0.5V就能聽(tīng)到明顯的嘯叫聲。提高調光頻率是一種解決辦法，但提高調光頻率會(huì )影響PWM調光的調光線(xiàn)性度，甚至會(huì )使調光功能失效，而且也沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。

上海艾為的電感升壓型背光驅動(dòng)AW9920STR/DNR采用了創(chuàng )新的PWM轉恒流調光方式。PWM轉恒流調光接收普通的PWM調光信號，經(jīng)過(guò)內部的電路轉化，最終輸出一個(gè)恒定的輸出電流。輸出電流的大小與PWM調光的占空比成正比。輸出電流恒定，輸出電壓上的紋波就非常小了。圖4是AW9920在同樣條件下的測試結果，而AW9920的輸出電壓紋波不超過(guò)100mV.輸出VOUT上的EMI輻射和電容嘯叫的問(wèn)題得到了完美解決!而且AW9920支持更高的調光頻率。調光頻率越高，EMI性能和電容嘯叫問(wèn)題改善越好，同時(shí)還不影響調光線(xiàn)性度。

圖4：AW9920 PWM調光時(shí)輸出VOUT紋波(10KHz、50%占空比)。

采用斜率可變的驅動(dòng)技術(shù)和PWM轉恒流調光技術(shù)，使得上海艾為的第二代串聯(lián)背光驅動(dòng)EMI性能顯著(zhù)改善。這對PCB的設計要求也就大幅降低，而且還消除了輸出電容的嘯叫聲。但EMI輻射是一個(gè)非常復雜而難以感知的問(wèn)題，在PCB設計時(shí)手機設計人員還要特別注意：連接至SW引腳的連線(xiàn)盡量短、面積盡量小，以減小SW走線(xiàn)上的EMI輻射;電感盡可能采用屏蔽電感;輸入VIN和輸出VOUT的旁路電容盡可能靠近芯片的對應引腳;電源經(jīng)過(guò)芯片到地的走線(xiàn)要根據電流走線(xiàn)布線(xiàn)，盡可能減小寄生電阻和寄生電感;背光驅動(dòng)模塊電源和其他模塊電源走線(xiàn)盡可能采用星星接法;地線(xiàn)盡可能采取鋪地的方式，并且和其他易受干擾的模塊地分開(kāi);背光驅動(dòng)模塊建議用屏蔽罩屏蔽，以盡可能降低EMI輻射。