调光时产生的EMI辐射及应对

SW引脚输出信号的EMI辐射是手机设计人员关注得比较多的问题，但大家往往发现即使已经花费很大力气，减小SW引脚输出信号的EMI辐射，但EMI问题依然存在。电感升压型背光驱动芯片在PWM调光时输出电压VOUT可能会产生很大的输出纹波。这也是一个EMI辐射源，但却容易被手机设计人员忽视。

图3是某款采用普通PWM调光方式的电感升压型背光驱动在PWM调光时的使能引脚(EN)和输出VOUT的波形。从图3中可以看到，用10KHz 50%占空比的PWM信号调光时，输出电压VOUT上的纹波高达4V.而且我们发现，调光频率越低，输出电压纹波越大。而在PCB设计中，输出VOUT需要从背光驱动模块接到屏的背光LED的阳极，走线会比较长，这样VOUT走线的输出纹波也是一个严重的EMI辐射源!

图3：某款电感升压型背光驱动PWM调光时输出VOUT纹波(10KHz、50%占空比)。

输出电压上纹波幅度过大还会在输出电容上产生刺耳的啸叫声。这是由于输出MLCC电容的压电效应产生的振动而引起的。一般纹波幅度超过0.5V就能听到明显的啸叫声。提高调光频率是一种解决办法，但提高调光频率会影响PWM调光的调光线性度，甚至会使调光功能失效，而且也没有从根本上解决问题。

上海艾为的电感升压型背光驱动AW9920STR/DNR采用了创新的PWM转恒流调光方式。PWM转恒流调光接收普通的PWM调光信号，经过内部的电路转化，最终输出一个恒定的输出电流。输出电流的大小与PWM调光的占空比成正比。输出电流恒定，输出电压上的纹波就非常小了。图4是AW9920在同样条件下的测试结果，而AW9920的输出电压纹波不超过100mV.输出VOUT上的EMI辐射和电容啸叫的问题得到了完美解决!而且AW9920支持更高的调光频率。调光频率越高，EMI性能和电容啸叫问题改善越好，同时还不影响调光线性度。

图4：AW9920 PWM调光时输出VOUT纹波(10KHz、50%占空比)。

采用斜率可变的驱动技术和PWM转恒流调光技术，使得上海艾为的第二代串联背光驱动EMI性能显著改善。这对PCB的设计要求也就大幅降低，而且还消除了输出电容的啸叫声。但EMI辐射是一个非常复杂而难以感知的问题，在PCB设计时手机设计人员还要特别注意：连接至SW引脚的连线尽量短、面积尽量小，以减小SW走线上的EMI辐射;电感尽可能采用屏蔽电感;输入VIN和输出VOUT的旁路电容尽可能靠近芯片的对应引脚;电源经过芯片到地的走线要根据电流走线布线，尽可能减小寄生电阻和寄生电感;背光驱动模块电源和其他模块电源走线尽可能采用星星接法;地线尽可能采取铺地的方式，并且和其他易受干扰的模块地分开;背光驱动模块建议用屏蔽罩屏蔽，以尽可能降低EMI辐射。