【導讀】許多手機采用白光LED作為顯示屏幕的背光元件,相應的白光LED驅動器就成為一顆在手機設計中不可或缺的IC。白光LED驅動器采用開關電源拓撲結構,如電感式升壓轉換器。本文以德州儀器的TPS61161升壓轉換器為例,介紹一些手機屏幕背光的EMI解決。
許多手機采用白光LED作為顯示屏幕的背光元件,相應的白光LED驅動器就成為一顆在手機設計中不可或缺的IC。白光LED驅動器采用開關電源拓撲結構,如電感式升壓轉換器。轉換器在高速開關的同時,由于使用電感產生EMI干擾,會給手機其他功能模塊的設計帶來困難。隨著LCD屏幕的增大,驅動器所需的輸出能力也相應增加,EMI干擾也會變得嚴重。因此設計白光LED驅動器時對EMI的考慮必需認真對待。
圖1TPS61161的典型應用
德州儀器推出的TPS61161升壓轉換器除了提供10顆LED的驅動能力外,在EMI問題上也有相應的設計考慮,其典型應用如圖1所示。在TPS61161開關設計上采取兩次開關過程,有效降低了EMI的輻射強度,從而避免驅動器對手機其他模塊的影響。如圖2黑色曲線所示,當TPS61161打開內部MOSFET 開關管時,MOSFET的漏源電壓Vds在很短的時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;并且在開關開啟的初期,由于 MOSFET的特性,流過MOSFET開關管的電流變化率也很大,即di/dt。考慮到dv/dt和di/dt對于EMI產生的作用,在MOSFET開啟初期,采用減慢開關電壓變化率dv/dt來減少EMI強度,如圖2紅色曲線所示。
圖2當TPS61161打開內部MOSFET開關管時MOSFET的漏源電壓Vds在很短的時間內從高壓變成接近于零的低壓
傳統(tǒng)的開關技術和二次開關技術在實際EMI測試結果證明,TPS61161的二次開關技術減低了EMI輻射能量。在EMI測試試驗中,TPS61161 通過電池電壓3.7V驅動10顆串聯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(tǒng)開關的EMI測試結果,圖 3c表示了TPS61161采用現有二次開關技術的EMI測試結果。試驗結果表明,二次開關使得EMI輻射強度減少了10db。
圖3a表示了EMI測試環(huán)境空間的白噪聲b表示了TPS61161采用傳統(tǒng)開關的EMI測試結果c表示了TPS61161采用現有二次開關技術的EMI測試結果
另外,TPS61161支持線性調光技術——通過調節(jié)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。此類干擾經常發(fā)生在PWM調光方式。
當然,在具體應用TPS61161設計時好的PCB布局布線也有助于更好的降低EMI對手機系統(tǒng)的干擾。除了TPS61161,德州儀器的TPS61160白光LED驅動器,TPS61165高亮度LED驅動器都采用了二次開關技術。具體可以參考德州儀器的產品目錄。