手机设计中白光LED驱动器的EMI问题分析

目前手机普遍采用白光LED作为显示屏幕的背光元件，相应的白光LED驱动器成为一颗在手机设计中不可或缺的IC。白光LED驱动器采用开关电源拓扑结构，如电感式升压转换器。转换器在高速开关的同时，由于使用电感产生EMI干扰，会给手机其他功能模块的设计带来困难。随着LCD 屏幕的增大，驱动器所需的输出能力也相应增加，EMI干扰也会变得严重。因此设计白光LED驱动器时对EMI的考虑必需认真对待。

德州仪器推出的TPS61161升压转换器除了提供10颗LED的驱动能力外，在EMI问题上也有相应的设计考虑，其典型应用如图1所示。在 TPS61161开关设计上采取两次开关过程，有效降低了EMI的辐射强度，从而避免驱动器对手机其他模块的影响。如图2黑色曲线所示，当 TPS61161打开内部MOSFET开关管时，MOSFET的漏源电压Vds在很短的时间内从高压变成接近于零的低压，即很大的电压变化率dv/dt；并且在开关开启的初期，由于MOSFET的特性，流过MOSFET开关管的电流变化率也很大，即di/dt。考虑到dv/dt和di/dt对于EMI产生的作用，在MOSFET开启初期，采用减慢开关电压变化率dv/dt来减少EMI强度，如图2红色曲线所示。

传统的开关技术和二次开关技术在实际EMI测试结果证明，TPS61161的二次开关技术减低了EMI辐射能量。在EMI测试试验中，TPS61161通过电池电压3.7V驱动10颗串联LED。图3a表示了EMI测试环境空间的白噪声，图3b表示了TPS61161采用传统开关的 EMI测试结果，图3c表示了TPS61161采用现有二次开关技术的EMI测试结果。试验结果表明，二次开关使得EMI辐射强度减少了10db。

另外，TPS61161支持线性调光技术——通过调节LED的导通电流，改变LED的发光强度。这种调光方法有效地避免了由于LED调光所引起的EMI干扰。此类干扰经常发生在PWM调光方式。

当然，在具体应用TPS61161设计时好的PCB布局布线也有助于更好的降低EMI对手机系统的干扰。除了TPS61161，德州仪器的TPS61160白光LED驱动器，TPS61165高亮度LED驱动器都采用了二次开关技术。具体可以参考德州仪器的产品目录。