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液晶電視設計中的電磁干擾技術有哪些?怎么解決?

更新時間:2023-05-14 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

上面說uoV物理好資源網(原物理ok網)

電磁兼容性(EMC)是液晶電視設計中不可避免的重要技術。 如果EMC設計不好,會在電視播放過程中造成水波紋和頻閃技術,嚴重時會導致收看困難。uoV物理好資源網(原物理ok網)

EMC設計實際上是針對產品中形成的電磁干擾進行優化設計,使其符合各個國家或地區的EMC標準。 它的定義是:設備或系統在其電磁環境中正常工作而不對該環境中的任何事物造成不可接受的電磁干擾( )的能力。uoV物理好資源網(原物理ok網)

電磁干擾通常分為傳導干擾和輻射干擾兩種。 傳導干擾是指一個電網上的信號通過導電介質耦合(干擾)到另一個電網。 輻射干擾是指干擾源的信號通過空間耦合(干擾)到另一個電路。uoV物理好資源網(原物理ok網)

液晶電視的結構主要包括:液晶顯示模塊、電源模塊、驅動模塊(主要包括主驅動板和調諧板)和鍵盤模塊。 通常,液晶顯示模塊在生產前已經由制造商完成了EMC測試。 這里主要講解電源模塊、驅動模塊、按鍵模塊、整機設計時應注意的電磁干擾技術。uoV物理好資源網(原物理ok網)

1 電源模塊EMC設計uoV物理好資源網(原物理ok網)

電源的兩個主要作用是驅動液晶屏的背光和為其他模塊(包括驅動模塊和鍵盤模塊)提供直流電源。uoV物理好資源網(原物理ok網)

電源模塊的設計好壞直接影響到整個系統。 如果設計不好,會導致電視機出現較大的水波紋,嚴重時會導致電視機無法使用。 同時,會嚴重干擾附近其他設備的正常使用。uoV物理好資源網(原物理ok網)

液晶電視的電源部分采用開關電源。 開關電源引起電磁干擾的原因技術很復雜。 設計開關電源時,要避免開關電源對電網及附近電子設備的干擾; 還需要加強開關電源本身對電磁干擾環境的適應能力。uoV物理好資源網(原物理ok網)

對于開關電源的EMC技術,在設計中應采用以下主要方法:uoV物理好資源網(原物理ok網)

①軟開關技術:開關元件在導通/關斷時會形成浪涌電壓和尖峰電流,是引起開關管電磁干擾和開關損耗的主要原因。 軟開關技術是降低開關元件損耗、提高開關元件EMC特性的重要途徑。 該技術主要是使開關電源中的開關管在零電流、零電壓下進行開關轉換,從而有效抑制電磁干擾。uoV物理好資源網(原物理ok網)

②調制頻率控制:電磁干擾隨開關頻率變化,干擾能量集中在離散的開關頻率點,抗干擾強度高。 通過將開關信號的能量調制分布在較寬的頻帶上,形成一系列離散的邊帶,從而擴大干擾頻譜,干擾能量分布在離散的頻帶上,從而降低電磁硬度在開關頻率點的干擾。uoV物理好資源網(原物理ok網)

③ 元器件布局布線:將與電源輸入信號和輸出信號相關的元器件放置在相應端口附近,防止耦合路徑產生干擾。 將相互關聯的元件放在一起,防止走線過長造成干擾。uoV物理好資源網(原物理ok網)

另外,盡量避免信號線平行走線。 如果無法避免,盡量加強線寬。 或者在中間加一條相線,減少相互干擾。uoV物理好資源網(原物理ok網)

2 主驅動板EMC設計uoV物理好資源網(原物理ok網)

液晶電視主驅動板主要包括:模擬信號部分、高速數字電路部分、噪聲源DC-DC電源部分。uoV物理好資源網(原物理ok網)

元器件布局布線:在布局方面,模擬信號部分、高速數字電路部分、噪聲源DC-DC電源部分要合理分開,盡量減少它們之間的信號耦合。 在元器件布局方面,還是要遵循相互關聯的元器件盡量靠近的原則,這樣才能獲得更好的抗噪效果。uoV物理好資源網(原物理ok網)

DC-DC供電部分和地:在彩印電路板上,電源線和相線是最重要的。 讓模擬電路和數字電路分別有自己的電源和相線路徑。 要克服電磁干擾,最重要的手段就是接地。uoV物理好資源網(原物理ok網)

在液晶電視的驅動板上,主要是將電源的地(DC-DC)與解碼、主芯片處理等其他部分的地分開,以減少電源對圖像的干擾顯示和電視聲音。uoV物理好資源網(原物理ok網)

如果在設計電路時有模擬地和數字地,在印制板上布地時要分開。 以減少相互干擾。 在使用單層板和多層PCB的布局中,其中一個銅帶通常也用作專用地平面。 這樣做的目的是該接地充當屏蔽。uoV物理好資源網(原物理ok網)

集成芯片:在同一個集成芯片中,模擬地和數字地也是分開鋪設的。 例如,AD公司的模數轉換芯片常用于液晶電視的主驅動板。 在設計印制電路板時,我們可以將芯片模擬部分的地和數字部分的地分開。 最后,將這兩個地方通過比較短的電線連接到一個點上。 或者通過一個 1nF 的旁路電容連接兩個地。uoV物理好資源網(原物理ok網)

晶振:數字電路中的時鐘電路是目前電子產品中電磁干擾的主要來源之一,是EMC設計的主要內容。 晶體振蕩器是強輻射發射源。 晶振內部電路形成很大的射頻電壓,使得晶振的地線不能將比較大的Ldi/dt電壓以很小的損耗完全引到地平面。 結果充電器泄露電流過大的原因,金屬外殼變成了單極天線。 晶體振蕩器的外圍是輻射場。uoV物理好資源網(原物理ok網)

因此,晶振電路應盡量遠離插座電路,如并口、地址線、數據線等,以防止插座電路將晶振的紋波信號帶出印制板。板造成電磁干擾。 晶體振蕩器的兩個引腳都需要配備 RC 混頻電路。 同時,晶振的金屬外殼必須在印制板上接地。 此外,晶振與芯片的管腳要盡量靠近,時鐘區要與相線隔離,并放置一個局部地平面,通過多個盲孔與相線相連。uoV物理好資源網(原物理ok網)

電容去耦:電容去耦用于增加電磁干擾。 電容去耦可分為整體式、局部式和板間式三種。uoV物理好資源網(原物理ok網)

整體去耦電容工作在低頻,為整個電路板提供穩定的電流和電壓。 應靠近印刷電路板的電源線和相線放置。 典型的去耦電容值為 0.1μF。 該電容器的分布電感的典型值為 5 μH。 0.1μF去耦電容分布電感為5μH,其并聯諧振頻率約為7MHz。 也就是說,它對10MHz以下的噪聲有很好的去耦效果,對幾十MHz以上的噪聲幾乎無效。 影響。 因此,對于20MHz以上的噪聲,使用0.01μF的電容去耦。uoV物理好資源網(原物理ok網)

本地去耦電容使集成電路獲得的電源電流相對穩定; 此外,它還旁路了組件的高頻噪聲。uoV物理好資源網(原物理ok網)

板間去耦電容是指電源平面與地平面之間的電容,主要解決電源中形成的高頻瞬變電壓。 電源輸入端跨接一個10-100uF的電解電容。 如果印制電路板位置允許,使用100uF以上的電解電容抗干擾效果會更好。 去耦電容的引出線不宜過長,一般靠近集成電路電源背面,線材宜粗一些。uoV物理好資源網(原物理ok網)

混磁:顯卡上所有信號輸入口(如YPBPR插座、VGA插座)都必須加磁珠混。 磁珠旨在抑制信號線和電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾,同時還具有吸收靜態脈沖的能力。 起高頻內阻作用充電器泄露電流過大的原因,對高頻有衰減作用。 該裝置允許直流信號通過,同時過濾交流信號。uoV物理好資源網(原物理ok網)

購買磁珠時,必須注意以下誘因:uoV物理好資源網(原物理ok網)

1、無用信號的頻率范圍是多少;uoV物理好資源網(原物理ok網)

2.噪音源是誰?uoV物理好資源網(原物理ok網)

3、需要多少降噪;uoV物理好資源網(原物理ok網)

4、環境條件如何(體溫、直流電流、結構硬度);uoV物理好資源網(原物理ok網)

5、電路和負載阻抗是多少;uoV物理好資源網(原物理ok網)

6、PCB上是否有放置磁珠的空間。uoV物理好資源網(原物理ok網)

前三項可通過觀察廠家提供的阻抗頻率曲線來判斷。 阻抗曲線中有3條曲線非常重要,即內阻R、感抗X和總感抗Z。如圖1所示:uoV物理好資源網(原物理ok網)

圖1:反映磁珠內阻、感抗和總感抗的阻抗曲線和等效電路拓撲。uoV物理好資源網(原物理ok網)

總阻抗由以下公式(1)描述:uoV物理好資源網(原物理ok網)

Z=(R+2πFL)uoV物理好資源網(原物理ok網)

使用此曲線,購買在需要噪聲衰減的頻率范圍內具有最大阻抗的鐵氧體磁珠,同時在低頻和直流時盡可能少地衰減信號。 片式磁珠的阻抗特性會在過大的直流電流下受到干擾。 此外,如果工作溫升較低,或外加磁場過大,都會對磁珠的阻抗產生不利干擾。uoV物理好資源網(原物理ok網)

使用貼片磁珠還是貼片電感主要取決于應用。 諧振電路需要貼片電感器。 當需要消除不必要的電磁干擾噪聲時,使用片式磁珠是最佳選擇。uoV物理好資源網(原物理ok網)

3 調諧板EMC設計uoV物理好資源網(原物理ok網)

在做調諧板電路設計和PCB板布局時,要特別注意電磁干擾技術,必須考慮以下幾點:uoV物理好資源網(原物理ok網)

1、首先,TUNER部分的地面(即模擬地面)要與其他部分的地面分開鋪設。uoV物理好資源網(原物理ok網)

2. 請務必將TUNER 的金屬外殼接地。 更多的連接點可以更好地消除電磁干擾。 調諧器TUNER內部有高頻電路,所以一定要做好屏蔽工作。uoV物理好資源網(原物理ok網)

3、選擇插座端子(如AV端子、S-VIDEO端子等)時,盡量選用導電性好、抗電磁干擾強的端子。 同時,還需要將插座端子的地線完全接地。 同時還加入磁珠混頻。uoV物理好資源網(原物理ok網)

4、信號線盡量短而直。 如果不能消除,可以采用飛線過渡。 信號線不得形成環路。 由于環型相當于線圈的電阻,所以環型布線的輻射效果最強。uoV物理好資源網(原物理ok網)

5、盡量減少大面積死銅,解決方法是將它們接地。 如果有大面積的死銅來制作天線,會引入電磁干擾。uoV物理好資源網(原物理ok網)

6. 請勿在石英晶體下方或噪聲敏感元件下方布線。uoV物理好資源網(原物理ok網)

音頻處理部分應該非常小心。 在印制板的布線布局中,首先要防止高速信號線與音視頻線走在一起。 例如:如果I2C總線中的時鐘線SCL和數據線SDA的走線離音頻線的走線很近。 因為I2C總線中的時鐘線SCL和數據線SDA不斷變化,對聲音有干擾。 顯然,例如,當您使用電視遙控器切換電視頻道時,如果您能聽到音響發出有規律的“咔噠、咔噠”聲。 這可能是由于在印制板布局時忽略了里面的技術。uoV物理好資源網(原物理ok網)

4 整機EMC設計uoV物理好資源網(原物理ok網)

因為屏幕線主要是屏幕上的數據。 會對系統造成很大的干擾。 減少干擾的最好方法是使用雙絞線和屏蔽線。 如果是TTL屏,屏線需要在連接線外加屏蔽網或磁環。 如果是LVDS屏,需要用雙絞線同時加磁環。 以減少屏線對整個系統的電磁干擾。 屏蔽雙絞線讓信號電壓在兩根內線流動,噪聲電壓在屏蔽層流動,從而消除公共阻抗的耦合,任何干擾都會同時在兩根線上感應,這樣噪聲就被消除了。uoV物理好資源網(原物理ok網)

電源和主控板(標號4)的連接處也需要加一個磁環。 主要原因是電源線會對顯卡造成比較大的電磁干擾。uoV物理好資源網(原物理ok網)

鍵盤板和顯卡之間的連接線(標為9)也要加磁環。 主要原因是鍵盤上有連續的數據轉換(遙控接收),對系統造成電磁干擾。 添加磁環可以有效屏蔽電磁干擾。uoV物理好資源網(原物理ok網)

在連接音響系統的音頻線(標注10)上加一個磁環,減少音頻輸出對系統的電磁干擾。 如果顯卡和調諧板之間有排線(標號6、7、8)連接,需要在連接排線上加磁環。 以減少電纜之間的電磁干擾。uoV物理好資源網(原物理ok網)

以上添加的磁環可根據具體情況添加,可通過反復實驗確定。uoV物理好資源網(原物理ok網)

屏蔽罩的幫助:一般液晶顯示模塊、主控板(包括數字板和調諧板)和電源部分都需要屏蔽罩。uoV物理好資源網(原物理ok網)

主芯片的內存速率是產生電磁干擾的主要原因。 顯存速率的頻率紋波最容易引起電磁干擾。 在EMC實驗中,電磁干擾在內存速率的頻率紋波中非常大。 在設計時需要對主芯片加入一定的屏蔽技術。 主要的屏蔽方式是在數字板上加一個金屬屏蔽罩。 加屏蔽罩是抵抗電磁干擾最有效的方法。 并且由于要考慮到驅動板和整個系統的散熱技術,所以在常規屏蔽罩上開孔進行散熱。 并且其最大規格必須大于噪聲最短波長的1/100。uoV物理好資源網(原物理ok網)

調諧板上的屏蔽主要是對TUNER部分的屏蔽。uoV物理好資源網(原物理ok網)

電源的屏蔽尤為重要。 如果電源屏蔽不好,會造成很大的干擾。 這樣傳導就不會通過。 但是因為電源的熱量很強,所以屏蔽罩一定要注意散熱的技術。uoV物理好資源網(原物理ok網)

一般屏蔽罩上都有開口和接縫,會造成電磁泄漏。 這使得屏蔽效果降低。 解決接縫處電磁泄漏的方法是在接縫處使用電磁密封套。 屏蔽罩上開口的電磁泄漏與開口的規格、輻射源的特性以及輻射源到開口的距離有關。 通過設計開孔規格和輻射源到開孔的距離來滿足屏蔽規則。uoV物理好資源網(原物理ok網)

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