智能手機(jī)的背光驅(qū)動(dòng)選擇策略

過去的一年是中國的手機(jī)行業(yè)發(fā)生深刻變化的一年，傳統(tǒng)的功能手機(jī)市場(chǎng)急劇萎縮，而智能機(jī)和類智能機(jī)成為行業(yè)新寵，并在未來會(huì)逐漸成為市場(chǎng)主流。

另外，3G時(shí)代重應(yīng)用，大屏幕的智能機(jī)和類智能機(jī)的走俏也順應(yīng)了這一趨勢(shì)，對(duì)于視頻、動(dòng)漫游戲、手機(jī)閱讀等應(yīng)用來說，大屏幕成為必不可少的配置，從用戶的使用體驗(yàn)來看，3.0~4.3英寸是比較適合的屏幕尺寸，這個(gè)尺寸的LCD屏一般需要5~10顆WLED來為其提供背光光源。另外手機(jī)LCD屏尺寸變大的同時(shí)，SLCD屏、AVS屏、IPS硬屏等高清高亮屏不斷出現(xiàn)并逐漸成為智能機(jī)和類智能機(jī)的標(biāo)配。分辨率的提升可以讓顯示的畫面更細(xì)膩，而亮度的提升可以使屏幕的畫面更加通透，讓用戶感覺屏幕的色彩表現(xiàn)更加出色。提高亮度通常需要增加更多的背光WLED來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于3.7英寸的LCD屏來說，普通200流明的亮度可能只需要6顆WLED背光，但高亮屏需要300流明或者500流明的亮度，就需要7顆甚至8顆WLED背光。

如何為智能機(jī)和類智能機(jī)選擇合適的背光驅(qū)動(dòng)方案，是設(shè)計(jì)人員當(dāng)前和未來需要考慮的問題。手機(jī)背光驅(qū)動(dòng)芯片按架構(gòu)分主要有：自適應(yīng)電荷泵升壓型、低壓降恒流型和電感升壓型等，不同的架構(gòu)有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，本文以設(shè)計(jì)人員普遍關(guān)注的幾個(gè)主要問題入手，并提出了這些問題的幾種不同解決方案以及幾種方案的優(yōu)勢(shì)對(duì)比，希望能從這些方案中幫助設(shè)計(jì)人員選擇合適的背光驅(qū)動(dòng)方案。

大屏幕尺寸手機(jī)背光面臨的主要問題及解決方案

噪聲輻射問題

手機(jī)系統(tǒng)是在一個(gè)狹小的空間內(nèi)集成度非常高的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)各模塊之間的互相干擾一直是讓廣大設(shè)計(jì)人員頭疼的問題，也是背光驅(qū)動(dòng)模塊碰到的最難解決的問題。如果設(shè)計(jì)考慮不充分，背光驅(qū)動(dòng)模塊工作時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生一些噪聲輻射而干擾到射等頻模塊信號(hào)的靈敏度，比如會(huì)干擾手機(jī)信號(hào)的靈敏度或者影響GPS導(dǎo)航信號(hào)的靈敏度，干擾嚴(yán)重的可能會(huì)出現(xiàn)手機(jī)信號(hào)掉網(wǎng)、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)找不到導(dǎo)航衛(wèi)星的問題。

表1.不同類型背光驅(qū)動(dòng)的噪聲輻射。

這三種背光驅(qū)動(dòng)類型中，低壓降恒流型架構(gòu)由于是線性電路，幾乎不會(huì)產(chǎn)生噪聲，自適應(yīng)電荷泵型背光驅(qū)動(dòng)和電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)的電源、地線和輸出等大功率信號(hào)的波動(dòng)會(huì)通過PCB的寄生產(chǎn)生耦合噪聲，這些耦合噪聲可通過在芯片設(shè)計(jì)時(shí)芯片內(nèi)部關(guān)鍵的大功率信號(hào)的信號(hào)沿的處理和外部的耦合電容將耦合噪聲減小對(duì)系統(tǒng)其他模塊的影響至最小。

電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)的電感上產(chǎn)生的EMI輻射噪聲是最嚴(yán)重的噪聲輻射，而且很難通過背光驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)時(shí)內(nèi)部處理或者外圍器件來減小的，手機(jī)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)需要將射頻模塊遠(yuǎn)離電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)模塊。部分設(shè)計(jì)人員為了減小電感的EMI輻射影響，會(huì)將電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)及其外圍器件包括電感都放在屏蔽罩內(nèi)，這樣雖然能減小EMI輻射的影響，但電感的高度會(huì)增加屏蔽罩的高度，對(duì)設(shè)計(jì)超薄智能機(jī)帶來很大難度。

從噪聲輻射影響的角度來看，低壓降恒流型背光驅(qū)動(dòng)的噪聲性能最優(yōu)，自適應(yīng)電荷泵型背光驅(qū)動(dòng)噪聲性能次之，而電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)的噪聲性能最差，設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意。

占板面積、空間及成本問題

手機(jī)的PCB器件布局及面積一直是手機(jī)PCB設(shè)計(jì)的一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，而且這個(gè)挑戰(zhàn)隨著手機(jī)功能越豐富也越嚴(yán)峻。通常應(yīng)對(duì)占板面積挑戰(zhàn)的主要方法是采用集成度更高的手機(jī)芯片盡可能減少外圍器件數(shù)量和選用尺寸更小的外圍器件。

對(duì)于背光驅(qū)動(dòng)模塊來說，背光驅(qū)動(dòng)芯片和外圍器件的封裝尺寸決定了背光驅(qū)動(dòng)模塊的占板面積，圖1是分別是10路輸出的采用電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)和上海艾為的一款最新的四模分?jǐn)?shù)倍電荷泵背光驅(qū)動(dòng)AW9670QNR以及8路輸出的低壓降恒流型背光驅(qū)動(dòng)AW9358QNR三種背光驅(qū)動(dòng)模塊的PCBlayout對(duì)比圖。

圖1.三種不同類型背光驅(qū)動(dòng)PCBLayout面積對(duì)比。

從圖1中可以看到，電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)模塊由于要使用電感、肖特基二極管和高耐壓的MLCC電容，而這些器件的封裝尺寸都相對(duì)較大，而AW9670QNR和AW9358QNR外圍分別只需要4個(gè)和1個(gè)0402的MLCC電容，所以電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)的PCBLayout面積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于AW9670QNR和AW9358QNR的PCBLayout面積。電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)模塊PCBLayout面積是AW9670QNR背光驅(qū)動(dòng)模塊面積的2.3倍、AW9358QNR背光驅(qū)動(dòng)模塊面積的3.9倍！

轉(zhuǎn)換效率

手機(jī)屏幕的尺寸越來越大，手機(jī)屏幕的背光功耗越來越是手機(jī)設(shè)計(jì)人員關(guān)心的一個(gè)問題。為了盡可能的延長(zhǎng)手機(jī)的工作時(shí)間，手機(jī)設(shè)計(jì)人員會(huì)越來越關(guān)心背光驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)換效率。自適應(yīng)電荷泵技術(shù)在持續(xù)發(fā)展，尤其是分?jǐn)?shù)倍電荷泵技術(shù)的采用，使得自適應(yīng)電荷泵架構(gòu)的背光驅(qū)動(dòng)效率越來越高。圖2是上海艾為的AW9670QNR與一款同是10路輸出的電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)輸出20mA時(shí)的效率曲線對(duì)比圖。

圖2.20mA輸出的四模分?jǐn)?shù)電荷泵與電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)效率曲線對(duì)比圖。

從圖2中可以看到，輸入電壓在3.0~4.2V的手機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合，電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)換效率（藍(lán)色曲線）和AW9670QNR的轉(zhuǎn)換效率（紫紅色曲線）基本上接近，平均效率都接近80%.若亮度變暗，LED電流減小，四模分?jǐn)?shù)倍電荷泵背光驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)換效率會(huì)進(jìn)一步提高，而電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)換效率卻隨電流變小而減小，圖3是10mA輸出時(shí)電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)和AW9670QNR的轉(zhuǎn)換效率曲線對(duì)比圖，由于AW9670QNR大部分時(shí)間都是工作在高效率的1倍模式，轉(zhuǎn)換效率要明顯高于電感升壓型背光驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)換效率。

上一頁 1 2 下一頁