手機(jī)設(shè)計(jì)中白光LED驅(qū)動(dòng)器的EMI問題分析

目前手機(jī)普遍采用白光LED作為顯示屏幕的背光元件，相應(yīng)的白光LED驅(qū)動(dòng)器成為一顆在手機(jī)設(shè)計(jì)中不可或缺的IC。白光LED驅(qū)動(dòng)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(shí)，由于使用電感產(chǎn)生EMI干擾，會(huì)給手機(jī)其他功能模塊的設(shè)計(jì)帶來困難。隨著LCD 屏幕的增大，驅(qū)動(dòng)器所需的輸出能力也相應(yīng)增加，EMI干擾也會(huì)變得嚴(yán)重。因此設(shè)計(jì)白光LED驅(qū)動(dòng)器時(shí)對(duì)EMI的考慮必需認(rèn)真對(duì)待。

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(dòng)能力外，在EMI問題上也有相應(yīng)的設(shè)計(jì)考慮，其典型應(yīng)用如圖1所示。在 TPS61161開關(guān)設(shè)計(jì)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(dòng)器對(duì)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(shí)，MOSFET的漏源電壓Vds在很短的時(shí)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?？紤]到dv/dt和di/dt對(duì)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。

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(cè)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(cè)試試驗(yàn)中，TPS61161通過電池電壓3.7V驅(qū)動(dòng)10顆串聯(lián)LED。圖3a表示了EMI測(cè)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(cè)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(cè)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。

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(jì)時(shí)好的PCB布局布線也有助于更好的降低EMI對(duì)手機(jī)系統(tǒng)的干擾。除了TPS61161，德州儀器的TPS61160白光LED驅(qū)動(dòng)器，TPS61165高亮度LED驅(qū)動(dòng)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。