調光時產生的EMI輻射及應對

SW引腳輸出信號的EMI輻射是手機設計人員關注得比較多的問題，但大家往往發現即使已經花費很大力氣，減小SW引腳輸出信號的EMI輻射，但EMI問題依然存在。電感升壓型背光驅動芯片在PWM調光時輸出電壓VOUT可能會產生很大的輸出紋波。這也是一個EMI輻射源，但卻容易被手機設計人員忽視。

圖3是某款采用普通PWM調光方式的電感升壓型背光驅動在PWM調光時的使能引腳(EN)和輸出VOUT的波形。從圖3中可以看到，用10KHz 50%占空比的PWM信號調光時，輸出電壓VOUT上的紋波高達4V.而且我們發現，調光頻率越低，輸出電壓紋波越大。而在PCB設計中，輸出VOUT需要從背光驅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重的EMI輻射源!

圖3：某款電感升壓型背光驅動PWM調光時輸出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生刺耳的嘯叫聲。這是由于輸出MLCC電容的壓電效應產生的振動而引起的。一般紋波幅度超過0.5V就能聽到明顯的嘯叫聲。提高調光頻率是一種解決辦法，但提高調光頻率會影響PWM調光的調光線性度，甚至會使調光功能失效，而且也沒有從根本上解決問題。

上海艾為的電感升壓型背光驅動AW9920STR/DNR采用了創新的PWM轉恒流調光方式。PWM轉恒流調光接收普通的PWM調光信號，經過內部的電路轉化，最終輸出一個恒定的輸出電流。輸出電流的大小與PWM調光的占空比成正比。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支持更高的調光頻率。調光頻率越高，EMI性能和電容嘯叫問題改善越好，同時還不影響調光線性度。

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

采用斜率可變的驅動技術和PWM轉恒流調光技術，使得上海艾為的第二代串聯背光驅動EMI性能顯著改善。這對PCB的設計要求也就大幅降低，而且還消除了輸出電容的嘯叫聲。但EMI輻射是一個非常復雜而難以感知的問題，在PCB設計時手機設計人員還要特別注意：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引腳;電源經過芯片到地的走線要根據電流走線布線，盡可能減小寄生電阻和寄生電感;背光驅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;背光驅動模塊建議用屏蔽罩屏蔽，以盡可能降低EMI輻射。