升壓過程中產(chǎn)生的EMI輻射及應對

智能時代的手機已不僅僅是語音和簡單的SMS數(shù)據(jù)通訊設(shè)備，現(xiàn)在它已然成為一個功能超強的個人移動多媒體終端。手機屏幕的顯示越細膩，色彩表現(xiàn)越豐富，屏幕尺寸越大，消費者的用戶體驗則越好。視網(wǎng)膜屏、IPS屏等高清高亮屏大大提高了手機屏幕的分辨率和色彩表現(xiàn)。智能手機屏幕的主流尺寸在3.7~4.3寸之間，手機屏的背光LED數(shù)目和屏的分辨率和屏的亮度有關(guān)--屏的分辨率越高，相同亮度就需要更多背光LED;相同分辨率背光LED數(shù)目越多，屏幕亮度越亮。對于4.0寸屏而言，一般需要6~8顆背光LED，4.3寸屏需要8~10顆背光LED.

電感升壓型背光驅(qū)動由于具有LED電流匹配度好、和屏的接口連線少等優(yōu)點，而被手機設(shè)計人員選做大尺寸的智能手機背光驅(qū)動。但電感升壓型背光驅(qū)動容易產(chǎn)生EMI輻射，可能會對GSM、GPS或者其他射頻模塊產(chǎn)生EMI干擾而影響射頻靈敏度，嚴重的會出現(xiàn)搜不到臺、掉網(wǎng)等問題。而PCB的地波動、射頻模塊同樣也會產(chǎn)生EMI輻射，也可能引起電感升壓型背光驅(qū)動的輸出電流變化，從而出現(xiàn)閃屏的問題。

本文首先分析了電感升壓型背光驅(qū)動的EMI輻射來源，以及上海艾為電子技術(shù)有限公司的電感升壓型背光驅(qū)動芯片如何通過內(nèi)部電路的優(yōu)化設(shè)計，來降低電感產(chǎn)生的EMI輻射和調(diào)光時VOUT的EMI輻射，并對PCB設(shè)計提出了優(yōu)化EMI性能的建議。針對閃屏，文中分析了閃屏的原因，介紹了上海艾為的第二代電感升壓型背光驅(qū)動恒流恒壓雙反饋環(huán)路、RNS(射頻噪聲抑制)技術(shù)如何減小閃屏的風險。最后，本文介紹了上海艾為的大屏背光產(chǎn)品系列。

升壓過程中產(chǎn)生的EMI輻射及應對

電感升壓型背光驅(qū)動工作時，電感上的電流是瞬態(tài)快速變化的。變化的電流在電感上會產(chǎn)生電磁場，是電感升壓型背光驅(qū)動的最主要EMI輻射來源。圖1是市面上某款電感升壓型背光驅(qū)動的SW引腳的電壓波形和EMI的測試結(jié)果。

圖1：某款電感升壓型背光驅(qū)動的SW引腳波形和EMI測試結(jié)果。

圖1紅色實線是FCC CLASS B的標準線。紅色虛線是-6dB的裕量線，一般要求EMI測試結(jié)果不超過裕量線。藍色曲線是此款芯片的實際EMI測試結(jié)果--可以看到在100~600MHz有明顯的EMI能量;在300~500MHz頻率段已經(jīng)接近甚至有部分超過了FCC CLASS B的標準線。這將可能對手機中的FM、CMMB和射頻模塊產(chǎn)生非常嚴重的影響。

電感升壓型背光驅(qū)動SW引腳產(chǎn)生的EMI輻射主要有：開關(guān)信號和電感上電流變化產(chǎn)生的EMI輻射--電感升壓型背光驅(qū)動的工作頻率一般在1MHz附近，開關(guān)信號和電感上的電流變化產(chǎn)生的EMI輻射頻段主要在10MHz以下;開關(guān)信號沿產(chǎn)生的EMI輻射--開關(guān)信號沿的變化在納秒級范圍，沿越陡，越容易產(chǎn)生振鈴信號。陡峭的沿和振鈴信號都會產(chǎn)生很大分量的高頻EMI輻射(頻段集中在幾百MHz甚至GHz)，是影響FM、CMMB和GSM射頻信號靈敏度的主要EMI來源。

降低高頻的EMI輻射，就要讓開關(guān)信號的沿變緩，但沿變緩會使在沿上消耗的功率增加，影響背光驅(qū)動的轉(zhuǎn)換效率。所以，EMI輻射的改善和效率的提升是矛盾的，需要相互折中。

圖2是第二代串聯(lián)背光上海艾為的AW9910/AW9920的EMI測試結(jié)果。為了同時取得最優(yōu)的EMI性能和轉(zhuǎn)換效率，AW9910/AW9920采用了專利技術(shù)的SW引腳信號沿斜率可變驅(qū)動技術(shù)，在信號沿的初期，驅(qū)動能力增強，信號沿的斜率較快，而在信號沿的末期，驅(qū)動能力變?nèi)?，信號沿的斜率降低，這樣在信號沿上消耗的功率更小，EMI輻射也更小。從圖2的EMI測試結(jié)果可以看到，AW9910/AW9920的EMI性能相比圖1最大提高了25dB!

圖2:AW9920STR/DNR的SW引腳波形和EMI測試結(jié)果。