手機設計中白光LED驅動(dòng)器的EMI問(wèn)題分析

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(dòng)器成為一顆在手機設計中不可或缺的IC。白光LED驅動(dòng)器采用開(kāi)關(guān)電源拓撲結構，如電感式升壓轉換器。轉換器在高速開(kāi)關(guān)的同時(shí)，由于使用電感產(chǎn)生EMI干擾，會(huì )給手機其他功能模塊的設計帶來(lái)困難。隨著(zhù)LCD 屏幕的增大，驅動(dòng)器所需的輸出能力也相應增加，EMI干擾也會(huì )變得嚴重。因此設計白光LED驅動(dòng)器時(shí)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(dòng)能力外，在EMI問(wèn)題上也有相應的設計考慮，其典型應用如圖1所示。在 TPS61161開(kāi)關(guān)設計上采取兩次開(kāi)關(guān)過(guò)程，有效降低了EMI的輻射強度，從而避免驅動(dòng)器對手機其他模塊的影響。如圖2黑色曲線(xiàn)所示，當 TPS61161打開(kāi)內部MOSFET開(kāi)關(guān)管時(shí)，MOSFET的漏源電壓Vds在很短的時(shí)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(kāi)關(guān)開(kāi)啟的初期，由于MOSFET的特性，流過(guò)MOSFET開(kāi)關(guān)管的電流變化率也很大，即di/dt?？紤]到dv/dt和di/dt對于EMI產(chǎn)生的作用，在MOSFET開(kāi)啟初期，采用減慢開(kāi)關(guān)電壓變化率dv/dt來(lái)減少EMI強度，如圖2紅色曲線(xiàn)所示。

傳統的開(kāi)關(guān)技術(shù)和二次開(kāi)關(guān)技術(shù)在實(shí)際EMI測試結果證明，TPS61161的二次開(kāi)關(guān)技術(shù)減低了EMI輻射能量。在EMI測試試驗中，TPS61161通過(guò)電池電壓3.7V驅動(dòng)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采用傳統開(kāi)關(guān)的 EMI測試結果，圖3c表示了TPS61161采用現有二次開(kāi)關(guān)技術(shù)的EMI測試結果。試驗結果表明，二次開(kāi)關(guān)使得EMI輻射強度減少了10db。

另外，TPS61161支持線(xiàn)性調光技術(shù)——通過(guò)調節LED的導通電流，改變LED的發(fā)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(lèi)干擾經(jīng)常發(fā)生在PWM調光方式。

當然，在具體應用TPS61161設計時(shí)好的PCB布局布線(xiàn)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(dòng)器，TPS61165高亮度LED驅動(dòng)器都采用了二次開(kāi)關(guān)技術(shù)。具體可以參考德州儀器的產(chǎn)品目錄。