关于噪声辐射的智能手机背光驱动方案分析
品慧电子讯在智能机广泛应用中,手机背光驱动芯片按架构分主要有:自适应电荷泵升压型、低压降恒流型和电感升压型等,不同的架构有各自的优缺点。我们就噪声辐射问题来介绍三者的优缺点。
过去的一年是中国的手机行业发生深刻变化的一年,传统的功能手机市场急剧萎缩,而智能机和类智能机成为行业新宠,并在未来会逐渐成为市场主流。
另外,3G时代重应用,大屏幕的智能机和类智能机的走俏也顺应了这一趋势,对于视频、动漫游戏、手机阅读等应用来说,大屏幕成为必不可少的配置,从用户的使用体验来看,3.0~4.3英寸是比较适合的屏幕尺寸,这个尺寸的LCD屏一般需要5~10颗WLED来为其提供背光光源。另外手机LCD屏尺寸变大的同时,SLCD屏、AVS屏、IPS硬屏等高清高亮屏不断出现并逐渐成为智能机和类智能机的标配。分辨率的提升可以让显示的画面更细腻,而亮度的提升可以使屏幕的画面更加通透,让用户感觉屏幕的色彩表现更加出色。提高亮度通常需要增加更多的背光WLED来实现。对于3.7英寸的LCD屏来说,普通200流明的亮度可能只需要6颗WLED背光,但高亮屏需要300流明或者500流明的亮度,就需要7颗甚至8颗 WLED背光。
如何为智能机和类智能机选择合适的背光驱动方案,是设计人员当前和未来需要考虑的问题。手机背光驱动芯片按架构分主要有:自适应电荷泵升压型、低压降恒流型和电感升压型等,不同的架构有各自的优缺点,智能手机中一个比较重要的问题就是噪声辐射问题。
手机系统是在一个狭小的空间内集成度非常高的系统,系统内各模块之间的互相干扰一直是让广大设计人员头疼的问题,也是背光驱动模块碰到的最难解决的问题。如果设计考虑不充分,背光驱动模块工作时可能会产生一些噪声辐射而干扰到射等频模块信号的灵敏度,比如会干扰手机信号的灵敏度或者影响GPS导航信号的灵敏度,干扰严重的可能会出现手机信号掉网、GPS导航系统找不到导航卫星的问题。
表1.不同类型背光驱动的噪声辐射
这三种背光驱动类型中,低压降恒流型架构由于是线性电路,几乎不会产生噪声,自适应电荷泵型背光驱动和电感升压型背光驱动的电源、地线和输出等大功率信号的波动会通过PCB的寄生产生耦合噪声,这些耦合噪声可通过在芯片设计时芯片内部关键的大功率信号的信号沿的处理和外部的耦合电容将耦合噪声减小对系统其他模块的影响至最小。
电感升压型背光驱动的电感上产生的EMI辐射噪声是最严重的噪声辐射,而且很难通过背光驱动芯片设计时内部处理或者外围器件来减小的,手机设计人员在设计时需要将射频模块远离电感升压型背光驱动模块。部分设计人员为了减小电感的EMI辐射影响,会将电感升压型背光驱动及其外围器件包括电感都放在屏蔽罩内,这样虽然能减小EMI辐射的影响,但电感的高度会增加屏蔽罩的高度,对设计超薄智能机带来很大难度。
从噪声辐射影响的角度来看,低压降恒流型背光驱动的噪声性能最优,自适应电荷泵型背光驱动噪声性能次之,而电感升压型背光驱动的噪声性能最差,设计时需要特别注意。
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