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手機(jī)屏幕背光的EMI解決

發(fā)布時(shí)間:2012-11-15 責(zé)任編輯:rexliu

【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(dòng)器就成為一顆在手機(jī)設(shè)計(jì)中不可或缺的IC。白光LED驅(qū)動(dòng)器采用開(kāi)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(dòng)器就成為一顆在手機(jī)設(shè)計(jì)中不可或缺的IC。白光LED驅(qū)動(dòng)器采用開(kāi)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(kāi)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(lái)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。
TPS61161的典型應(yīng)用
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(dòng)能力外,在EMI問(wèn)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(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)上采取兩次開(kāi)關(guān)過(guò)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(kāi)內(nèi)部MOSFET 開(kāi)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(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(duì)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(qiáng)度,如圖2紅色曲線所示。
采用減慢開(kāi)關(guān)電壓變化率dv/dt來(lái)減少EMI強(qiáng)度
圖2當(dāng)TPS61161打開(kāi)內(nèi)部MOSFET開(kāi)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

傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)技術(shù)和二次開(kāi)關(guān)技術(shù)在實(shí)際EMI測(cè)試結(jié)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(cè)試試驗(yàn)中,TPS61161 通過(guò)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(kāi)關(guān)的EMI測(cè)試結(jié)果,圖 3c表示了TPS61161采用現(xiàn)有二次開(kāi)關(guān)技術(shù)的EMI測(cè)試結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果表明,二次開(kāi)關(guān)使得EMI輻射強(qiáng)度減少了10db。
TPS61161采用現(xiàn)有二次開(kāi)關(guān)技術(shù)的EMI測(cè)試結(jié)果
圖3a表示了EMI測(cè)試環(huán)境空間的白噪聲b表示了TPS61161采用傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)的EMI測(cè)試結(jié)果c表示了TPS61161采用現(xiàn)有二次開(kāi)關(guān)技術(shù)的EMI測(cè)試結(jié)果

另外,TPS61161支持線性調(diào)光技術(shù)——通過(guò)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(kāi)關(guān)技術(shù)。具體可以參考德州儀器的產(chǎn)品目錄。
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