液晶電視電磁兼容設計技術(shù)綜述
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電磁干擾一般都分為兩種，傳導干擾和輻射干擾。傳導干擾是指通過(guò)導電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )上的信號耦合(干擾)到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )。輻射干擾是指干擾源通過(guò)空間把其信號耦合(干擾)到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )。
液晶電視結構主要包括：液晶顯示模塊，電源模塊，驅動(dòng)模塊(主要包括主驅動(dòng)板和調諧器板)以及按鍵模塊。一般液晶顯示模塊由生產(chǎn)廠(chǎng)商在生產(chǎn)前已經(jīng)完成EMC的測試。這里主要介紹一下設計電源模塊、驅動(dòng)模塊、按鍵模塊,以及整機設計時(shí)應注意的電磁干擾問(wèn)題。
電源模塊EMC設計
電源部分兩大主要功能就是實(shí)現驅動(dòng)液晶屏的背光以及為其他模塊(包括驅動(dòng)模塊，按鍵模塊)提供直流電源。
電源模塊的設計好壞直接影響到整個(gè)系統，如果設計不好，將會(huì )導致電視出現大的水波紋，嚴重時(shí)將會(huì )導致電視不能使用。同時(shí)還會(huì )嚴重影響到附近的其他設備的正常使用。
液晶電視的電源部分采用的都是開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源引起電磁干擾問(wèn)題的原因是很復雜的。設計開(kāi)關(guān)電源時(shí)，要防止開(kāi)關(guān)電源對電網(wǎng)和附近的電子設備產(chǎn)生干擾；還要加強開(kāi)關(guān)電源本身對電磁干擾環(huán)境的適應能力。
針對開(kāi)關(guān)電源的EMC問(wèn)題，在設計時(shí)應采用以下主要措施：
軟開(kāi)關(guān)技術(shù)：開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通/關(guān)斷時(shí)會(huì )產(chǎn)生浪涌電流和尖峰電壓，這是開(kāi)關(guān)管產(chǎn)生電磁干擾及開(kāi)關(guān)損耗的主要原因。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是減小開(kāi)關(guān)器件損耗和改善開(kāi)關(guān)器件EMC特性的重要方法。該技術(shù)主要是使開(kāi)關(guān)電源中的開(kāi)關(guān)管在零電壓、零電流時(shí)進(jìn)行開(kāi)關(guān)轉換從而有效地抑制電磁干擾。
調制頻率控制：電磁干擾是根據開(kāi)關(guān)頻率變化的，干擾的能量集中在離散的開(kāi)關(guān)頻率點(diǎn)上導致干擾強度大。通過(guò)將開(kāi)關(guān)信號的能量調制分布在一個(gè)很寬的頻帶上，產(chǎn)生一系列離散邊頻帶，這樣就將干擾頻譜展開(kāi)，干擾能量分布在離散頻帶上，從而降低開(kāi)關(guān)頻率點(diǎn)上的電磁干擾強度。
元器件布局與走線(xiàn)：將電源輸入信號和輸出信號相關(guān)聯(lián)的元器件都放置在相應的端口附近，以避免因耦合路徑而產(chǎn)生干擾。將相互關(guān)聯(lián)的元器件放在一起，避免走線(xiàn)過(guò)長(cháng)帶來(lái)干擾。
另外還要盡量避免信號線(xiàn)平行走線(xiàn)。如果無(wú)法避免，盡量加大線(xiàn)間距?；蛘咴谥虚g加一根地線(xiàn)，以減少相互之間的干擾。
主驅動(dòng)板EMC設計
液晶電視的主驅動(dòng)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。
元器件布局與走線(xiàn)：在布局上，要把模擬信號部分，高速數字電路部分，噪聲源DC-DC電源部分這三部分合理地分開(kāi)，使相互間的信號耦合為最小。而在器件布設方面，還是遵從相互有關(guān)的器件盡量靠近的原則，這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。
DC-DC電源部分與地：在印刷電路板上，電源線(xiàn)和地線(xiàn)最重要。讓模擬電路和數字電路分別擁有自己的電源和地線(xiàn)通路?？朔姶鸥蓴_，最主要的手段就是接地。
在液晶電視的驅動(dòng)板上，主要將電源部分(DC-DC)的地和其他如解碼和主芯片處理的部分的地分開(kāi)，以減少電源地對圖像顯示和電視伴音的干擾。
如果在設計電路時(shí)存在著(zhù)模擬地和數字地，在印制板鋪地時(shí)應該將它們分開(kāi)。以減低相互干擾。在使用雙層板以及多層板PCB的布局中，一般都會(huì )將其中一層銅箔作為專(zhuān)門(mén)的接地平面。這樣做的目的是該接地充當屏蔽層。
集成芯片：在同一集成芯片中，也將模擬地和數字地分開(kāi)鋪地。如液晶電視的主驅動(dòng)板經(jīng)常會(huì )使用的AD公司的模數轉換芯片AD9883，在印制板設計時(shí)我們就可以將該芯片模擬部分的地和數字部分的地分開(kāi)鋪地。最后再通過(guò)一根比較短的導線(xiàn)將兩地單點(diǎn)連接起來(lái)?；蛘呤菍傻赝ㄟ^(guò)一個(gè)1nF的旁路電容連接起來(lái)。
晶振：數字電路中的時(shí)鐘電路是目前電子產(chǎn)品中主要的電磁干擾源之一，是EMC設計的主要內容。晶振是一個(gè)強輻射發(fā)射源。晶振內部電路產(chǎn)生大的RF電流，以至于晶體的地引線(xiàn)不能以很少的損耗充分地將比較大的Ldi/dt電流引到地平面，結果金屬外殼變成了單極天線(xiàn)。晶振的周邊就是一個(gè)輻射場(chǎng)。
故晶振電路盡量遠離接口電路,如串口、地址線(xiàn)、數據線(xiàn)等。以避免接口電路將晶振的諧波信號帶出印制板以造成電磁干擾。晶振的兩個(gè)腳都要加RC濾波電路.同時(shí)一定要將晶振的金屬外殼與印制板上的地連接起來(lái)。另外，晶振與芯片引腳盡量靠近,用地線(xiàn)把時(shí)鐘區隔離起來(lái)，放置一個(gè)局部地平面并且通過(guò)多個(gè)過(guò)孔與地線(xiàn)連接。
電容去耦：利用電容去耦來(lái)降低電磁干擾，電容去耦可以分為三種：整體的、局部的和板間的。
整體去耦電容工作在低頻狀態(tài)，為整個(gè)電路板提供一個(gè)穩定的電壓和電流。它應放置在緊靠印制電路板電源線(xiàn)和地線(xiàn)的地方。典型的去耦電容值是0.1μF。這個(gè)電容的分布電感的典型值是5μH。0.1μF的去耦電容有5μH的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說(shuō)，對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果，對幾十MHz以上的噪聲幾乎不起作用。所以對于20MHz以上的噪聲，采用0.01μF的電容去耦。
局部去耦電容使集成電路得到的供電電壓比較平穩；另外還旁路掉該器件的高頻噪聲。
板間去耦電容是指電源面和接地面之間的電容，主要解決電源中產(chǎn)生的高頻瞬變電流。電源輸入端跨接一個(gè)10～100uF的電解電容器，如果印制電路板的位置允許，采用100uF以上的電解電容器的抗干擾效果會(huì )更好。去耦電容的引線(xiàn)不能過(guò)長(cháng)，一般都緊靠在集成電路電源旁邊，連線(xiàn)要粗一些。
磁珠濾波：在主板上的所有信號輸入端(如YPBPR接口、VGA接口)都要加入磁珠濾波。磁珠專(zhuān)用于抑制信號線(xiàn)、電源線(xiàn)上的高頻噪聲和尖峰干擾,還具有吸收靜電脈沖的能力。它扮演高頻電阻的角色，即將高頻衰減掉。該器件允許直流信號通過(guò),而濾除交流信號。
選擇磁珠時(shí),必須注意以下幾個(gè)因素：
1、不需要的信號頻率范圍為多少；
2、噪聲源是誰(shuí)；
3、需要多大的噪聲衰減；
4、環(huán)境條件是什么(溫度,直流電壓,結構強度)；
5、電路和負載阻抗是多少；
6、是否有空間在PCB板上放置磁珠。
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