你的位置:首頁 > 光電顯示 > 正文

如何應(yīng)對智能手機(jī)的電感升壓型背光驅(qū)動干擾?

發(fā)布時間:2013-04-10 責(zé)任編輯:hedyxing

【導(dǎo)讀】由于具備眾多優(yōu)點(diǎn),電感升壓型背光驅(qū)動常是設(shè)計(jì)人員的首選。但電感升壓型背光驅(qū)動容易產(chǎn)生EMI輻射,可能會導(dǎo)致智能手機(jī)出現(xiàn)閃屏、掉網(wǎng)等問題。本文就來分析電感升壓型背光驅(qū)動的EMI輻射來源及應(yīng)對策略。

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(diǎn),而被手機(jī)設(shè)計(jì)人員選做大尺寸的智能手機(jī)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(yán)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(jì),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(jì)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(fēng)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(yīng)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。

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: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(shí)線是FCC CLASS B的標(biāo)準(zhǔn)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(lán)色曲線是此款芯片的實(shí)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(biāo)準(zhǔn)線。這將可能對手機(jī)中的FM、CMMB和射頻模塊產(chǎn)生非常嚴(yán)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M(fèi)Hz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(qiáng),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!

AW9920STR/DNR的SW引腳波形和EMI測試結(jié)果
圖2:AW9920STR/DNR的SW引腳波形和EMI測試結(jié)果

調(diào)光時產(chǎn)生的EMI輻射及應(yīng)對

SW引腳輸出信號的EMI輻射是手機(jī)設(shè)計(jì)人員關(guān)注得比較多的問題,但大家往往發(fā)現(xiàn)即使已經(jīng)花費(fèi)很大力氣,減小SW引腳輸出信號的EMI輻射,但EMI問題依然存在。電感升壓型背光驅(qū)動芯片在PWM調(diào)光時輸出電壓VOUT可能會產(chǎn)生很大的輸出紋波。這也是一個EMI輻射源,但卻容易被手機(jī)設(shè)計(jì)人員忽視。

圖3是某款采用普通PWM調(diào)光方式的電感升壓型背光驅(qū)動在PWM調(diào)光時的使能引腳(EN)和輸出VOUT的波形。從圖3中可以看到,用10KHz 50%占空比的PWM信號調(diào)光時,輸出電壓VOUT上的紋波高達(dá)4V.而且我們發(fā)現(xiàn),調(diào)光頻率越低,輸出電壓紋波越大。而在PCB設(shè)計(jì)中,輸出VOUT需要從背光驅(qū)動模塊接到屏的背光LED的陽極,走線會比較長,這樣VOUT走線的輸出紋波也是一個嚴(yán)重的EMI輻射源!

某款電感升壓型背光驅(qū)動PWM調(diào)光時輸出VOUT紋波
圖3:某款電感升壓型背光驅(qū)動PWM調(diào)光時輸出VOUT紋波(10KHz、50%占空比)

輸出電壓上紋波幅度過大還會在輸出電容上產(chǎn)生刺耳的嘯叫聲。這是由于輸出MLCC電容的壓電效應(yīng)產(chǎn)生的振動而引起的。一般紋波幅度超過0.5V就能聽到明顯的嘯叫聲。提高調(diào)光頻率是一種解決辦法,但提高調(diào)光頻率會影響PWM調(diào)光的調(diào)光線性度,甚至?xí)拐{(diào)光功能失效,而且也沒有從根本上解決問題。
[page]
上海艾為的電感升壓型背光驅(qū)動AW9920STR/DNR采用了創(chuàng)新的PWM轉(zhuǎn)恒流調(diào)光方式。PWM轉(zhuǎn)恒流調(diào)光接收普通的PWM調(diào)光信號,經(jīng)過內(nèi)部的電路轉(zhuǎn)化,最終輸出一個恒定的輸出電流。輸出電流的大小與PWM調(diào)光的占空比成正比。輸出電流恒定,輸出電壓上的紋波就非常小了。圖4是AW9920在同樣條件下的測試結(jié)果,而AW9920的輸出電壓紋波不超過100mV.輸出VOUT上的EMI輻射和電容嘯叫的問題得到了完美解決!而且AW9920支持更高的調(diào)光頻率。調(diào)光頻率越高,EMI性能和電容嘯叫問題改善越好,同時還不影響調(diào)光線性度。

AW9920 PWM調(diào)光時輸出VOUT紋波
圖4:AW9920 PWM調(diào)光時輸出VOUT紋波(10KHz、50%占空比)

采用斜率可變的驅(qū)動技術(shù)和PWM轉(zhuǎn)恒流調(diào)光技術(shù),使得上海艾為的第二代串聯(lián)背光驅(qū)動EMI性能顯著改善。這對PCB的設(shè)計(jì)要求也就大幅降低,而且還消除了輸出電容的嘯叫聲。但EMI輻射是一個非常復(fù)雜而難以感知的問題,在PCB設(shè)計(jì)時手機(jī)設(shè)計(jì)人員還要特別注意:連接至SW引腳的連線盡量短、面積盡量小,以減小SW走線上的EMI輻射;電感盡可能采用屏蔽電感;輸入VIN和輸出VOUT的旁路電容盡可能靠近芯片的對應(yīng)引腳;電源經(jīng)過芯片到地的走線要根據(jù)電流走線布線,盡可能減小寄生電阻和寄生電感;背光驅(qū)動模塊電源和其他模塊電源走線盡可能采用星星接法;地線盡可能采取鋪地的方式,并且和其他易受干擾的模塊地分開;背光驅(qū)動模塊建議用屏蔽罩屏蔽,以盡可能降低EMI輻射。

射頻信號對電感升壓型背光驅(qū)動產(chǎn)生的干擾及應(yīng)對

射頻信號尤其是GSM信號在工作時會產(chǎn)生間歇的突發(fā)電流和很強(qiáng)的EMI輻射。間歇的突發(fā)電流還會形成217Hz的電源波動。217Hz的電源波動會通過傳導(dǎo)耦合到電感升壓型背光驅(qū)動的電源輸入端。900MHz和1800MHz的高頻射頻信號形成217Hz的射頻包絡(luò)信號,這些高頻的射頻包絡(luò)信號會干擾反饋引腳,甚至是穿透封裝干擾芯片內(nèi)部的關(guān)鍵電路節(jié)點(diǎn),從而引起閃屏。

上海艾為的第二代電感升壓型背光驅(qū)動均采用了RNS(射頻噪聲抑制)技術(shù)。通過內(nèi)部的特有電路架構(gòu)和電路設(shè)計(jì)對傳導(dǎo)和輻射干擾進(jìn)行全方位的抑制,有效提高了閃屏的抑制能力。

上海艾為的智能機(jī)背光驅(qū)動系列

AW9910STR/DRN和AW9920STR/DNR是上海艾為全新的電感升壓型背光驅(qū)動。它們采用艾為獨(dú)創(chuàng)的EMI抑制技術(shù)和PWM轉(zhuǎn)恒流調(diào)光技術(shù)最大程度減小了噪聲輻射。集成Q-Mirror架構(gòu)的恒流和恒壓雙反饋控制環(huán)路及RNS技術(shù),使LED的恒流輸出電流更加穩(wěn)定,更不易受干擾。AW9910和AW9920均同時支持SOT23-5L封裝和封裝熱阻更小的DFN2x2-8L封裝。其中,AW9920的典型應(yīng)用圖如圖6所示。

AW9920典型應(yīng)用圖
圖5:AW9920典型應(yīng)用圖

地干擾引起的閃屏和應(yīng)對

傳統(tǒng)的第一代電感升壓型背光驅(qū)動采用的是外接反饋電阻的方式設(shè)定LED電流。其典型應(yīng)用圖如圖5所示。這種架構(gòu)在應(yīng)用時如果反饋電阻的地和背光驅(qū)動芯片的地PCB共地不好,背光驅(qū)動芯片的地和反饋電阻的地波動幅度或者方向不一致的話,就會導(dǎo)致反饋電阻上的電壓波動而閃屏。而且屏幕亮度越暗,反饋電壓越小,閃屏的風(fēng)險越大。

傳統(tǒng)電感升壓型背光驅(qū)動典型應(yīng)用圖
圖6:傳統(tǒng)電感升壓型背光驅(qū)動典型應(yīng)用圖

作為第二代電感升壓型背光驅(qū)動,上海艾為的電感升壓型背光驅(qū)動采用的是恒流和恒壓雙反饋環(huán)路--在傳統(tǒng)的恒壓控制環(huán)路上增加了一個內(nèi)置Q-Mirror的恒流控制環(huán)路。恒流環(huán)路產(chǎn)生恒定的輸出電流;恒壓環(huán)路產(chǎn)生最低的輸出電壓。雙環(huán)路的控制方式更合理且不受地波動對LED輸出電流的影響,完全沒有第一代電感升壓型背光驅(qū)動存在的閃屏風(fēng)險。

第一代電感升壓型背光驅(qū)動在關(guān)斷狀態(tài)還存在一個從電源經(jīng)過LED串和反饋電阻到地的通路而導(dǎo)致漏電;而AW9910/AW9920在關(guān)斷狀態(tài)Q-Mirror會關(guān)閉,LED陰極到地呈高阻狀態(tài),從而切斷了漏電通路。
要采購射頻么,點(diǎn)這里了解一下價格!
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉