液晶電視機EMI的設計

1   引言

隨著(zhù)液晶電視機技術(shù)的飛速發(fā)展和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，電視機更加集成化、智能化，逐漸成為家庭的娛樂(lè )平臺，并緊密地融入人們的日常生活中。尤其當下AI（人工智能）技術(shù)的廣泛應用，電視機逐漸成為家用電器產(chǎn)品互聯(lián)的入口和中央控制平臺，人們與電視機接觸的時(shí)間越來(lái)越長(cháng)，導致電視機長(cháng)期處于通電工作狀態(tài)，這樣就對電視機的EMI 設計要求更加嚴苛。本文所論述的EMI（Electro Magnetic Interference，電磁干擾）措施能夠有效的滿(mǎn)足相關(guān)標準。

2   輻射產(chǎn)生的機理

EMI 是指電子產(chǎn)品工作會(huì )對周邊的其他電子產(chǎn)品造成干擾。在電子線(xiàn)路設計中，高頻信號線(xiàn)、集成電路的引腳、以及各類(lèi)接插件等都有可能成為具有天線(xiàn)特性的輻射干擾源，該干擾源通過(guò)空間把其信號耦合到另一個(gè)電路網(wǎng)絡(luò )中，從而影響處在相同電路網(wǎng)絡(luò )中的其他電子產(chǎn)品的正常工作。

輻射傳輸是通過(guò)介質(zhì)以電磁波的形式傳播，干擾能量按電磁場(chǎng)的規律向周?chē)臻g發(fā)射。常見(jiàn)的輻射耦合方式有以下三種：

（1）甲天線(xiàn)發(fā)射的電磁波被乙天線(xiàn)意外接收，稱(chēng)為天線(xiàn)對天線(xiàn)耦合；

（2）空間電磁場(chǎng)經(jīng)導線(xiàn)感應而耦合，稱(chēng)為場(chǎng)對線(xiàn)的耦合；

（3）兩根平行導線(xiàn)之間的高頻信號感應，稱(chēng)為線(xiàn)對線(xiàn)的感應耦合。

3   問(wèn)題描述

本文所討論的是電視機主板中的輻射干擾源通過(guò)屏線(xiàn)向外輻射的案例。筆者目前研發(fā)的電視機新品，在做內部EMI 摸底實(shí)驗時(shí)發(fā)現在125.545 MHz（兆赫茲）處超過(guò)了國家標準，國家標準不能超過(guò)40 dBuV（分貝微伏特），目前測試值為43.069 dBuV，嚴重超標，輻射數據測試如圖1 所示。

4   原因分析

經(jīng)過(guò)對相關(guān)部件的分析，發(fā)現125.545 MHz 剛好是屏體工作頻率的1.5 倍，初步懷疑是干擾源經(jīng)屏線(xiàn)對外輻射干擾所致，因此針對屏線(xiàn)的抗干擾能力進(jìn)行分析，需找出能夠有效屏蔽掉工作頻率（76.3 MHz）及倍頻的措施。

圖2 屏體工作參數

為此，筆者設計了三款不同屏蔽方案的屏線(xiàn)進(jìn)行對比測試，詳細內容見(jiàn)表1。

表1 三種屏蔽線(xiàn)測試對比

1號線(xiàn)：接插電視主板端的插頭沒(méi)有接地措施，線(xiàn)體采用銀色的吸波層，實(shí)際結構如圖3 所示，輻射測試結果如圖4 所示。

圖3 1號屏線(xiàn)示意

2 號線(xiàn)：接插電視主板端的插頭沒(méi)有接地措施，線(xiàn)體采用黑色的吸波層，如圖5 所示，輻射測試結果如圖6 所示。

圖5 2號屏線(xiàn)示意

3 號線(xiàn)：接插電視主板端的插頭有接地錫箔紙，線(xiàn)體采用黑色的吸波層，實(shí)際情況如圖7 所示，輻射測試結果如圖8 所示。

圖7 3號屏線(xiàn)

5   測試結果

通過(guò)上述實(shí)驗能夠明顯看出，在輻射效果對比中，1 號線(xiàn)較差，2 號線(xiàn)次之，3 號線(xiàn)效果最佳，詳細數據見(jiàn)表2。

表2 三種屏線(xiàn)的輻射測試結果

5.1 眼圖指標測試

眼圖是由解調后經(jīng)過(guò)低通濾波器輸出的基帶信號，經(jīng)同步信號作用下在屏幕上顯示的波形。當有干擾或失真所產(chǎn)生的傳輸畸變，都可以在眼圖上清楚的體現出來(lái)。為了進(jìn)一步驗證方案3 的有效性，當滿(mǎn)足EMI 測試指標的情況下，是否同時(shí)滿(mǎn)足信號的傳輸要求，特測試了3 號線(xiàn)的眼圖情況，測試眼圖數據如圖9 所示。

圖9 3號屏線(xiàn)眼圖波形

從波形測試情況看，3 號屏線(xiàn)的眼圖波形完全符合要求，說(shuō)明屏線(xiàn)對信號的傳輸沒(méi)有壓縮或者失真。

為了最優(yōu)化屏蔽效果，與此屏線(xiàn)相匹配的座子也需要改善，使用具有接地的座子，具有較好的屏蔽效果，具體措施如圖10 所示，PCB 可以做兼容設計，見(jiàn)圖11所示封裝設計。

無(wú)接地效果屏座子實(shí)物圖

有接地效果屏座子實(shí)物圖

舊屏座子封裝

新屏座子封裝

圖10 新舊屏座子示意

圖11 PCB兼容設計

6   總結

通過(guò)以上實(shí)驗分析，針對由于屏線(xiàn)作為輻射載體的EMI 超標問(wèn)題，可以通過(guò)以下措施得以解決：

①屏線(xiàn)需使用具體吸波層屏蔽的線(xiàn)身，且與主板的接插端做屏蔽接地措施；

②主板的屏線(xiàn)座子需要使用帶有接地腳的座子，可以與屏線(xiàn)的吸波層進(jìn)行有效接地，加強了屏蔽效果。

本文所論述的EMI 整改措施，是液晶電視常遇到的EMI 問(wèn)題，本文給出了有效、方便、易于實(shí)現的方案。在設計新品液晶電視之時(shí)，就可以考慮把該方案導入，可以規避由于屏線(xiàn)引起的EMI問(wèn)題，對同行有借鑒作用。

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年2月期）