- 面向液晶電視的電磁兼容設計技術綜述
- 電源模塊EMC設計
- 主驅動板EMC設計
- 軟開關技術
- 調制頻率控制
- 元器件布局與走線
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電磁兼容(EMC)是液晶電視設計中不可避免的重要問題。如果EMC設計不好，將會導致電視在播放的過程中出現水波紋以及頻閃等問題，嚴重時將會導致無法收看。EMC設計實際上就是針對產品中產生的電磁干擾進行優(yōu)化設計，使之符合各國或地區(qū)的EMC標準。其定義是：設備或系統在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁干擾(EMI)的能力。
電磁干擾一般都分為兩種，傳導干擾和輻射干擾。傳導干擾是指通過導電介質把一個電網絡上的信號耦合(干擾)到另一個電網絡。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網絡。
液晶電視結構主要包括：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器板)以及按鍵模塊。一般液晶顯示模塊由生產廠商在生產前已經完成EMC的測試。這里主要介紹一下設計電源模塊、驅動模塊、按鍵模塊,以及整機設計時應注意的電磁干擾問題。
電源模塊EMC設計
電源部分兩大主要功能就是實現驅動液晶屏的背光以及為其他模塊(包括驅動模塊，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系統，如果設計不好，將會導致電視出現大的水波紋，嚴重時將會導致電視不能使用。同時還會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關電源。開關電源引起電磁干擾問題的原因是很復雜的。設計開關電源時，要防止開關電源對電網和附近的電子設備產生干擾；還要加強開關電源本身對電磁干擾環(huán)境的適應能力。
針對開關電源的EMC問題，在設計時應采用以下主要措施：
軟開關技術：開關器件開通/關斷時會產生浪涌電流和尖峰電壓，這是開關管產生電磁干擾及開關損耗的主要原因。軟開關技術是減小開關器件損耗和改善開關器件EMC特性的重要方法。該技術主要是使開關電源中的開關管在零電壓、零電流時進行開關轉換從而有效地抑制電磁干擾。
調制頻率控制：電磁干擾是根據開關頻率變化的，干擾的能量集中在離散的開關頻率點上導致干擾強度大。通過將開關信號的能量調制分布在一個很寬的頻帶上，產生一系列離散邊頻帶，這樣就將干擾頻譜展開，干擾能量分布在離散頻帶上，從而降低開關頻率點上的電磁干擾強度。
元器件布局與走線：將電源輸入信號和輸出信號相關聯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生干擾。將相互關聯的元器件放在一起，避免走線過長帶來干擾。
另外還要盡量避免信號線平行走線。如果無法避免，盡量加大線間距?；蛘咴谥虚g加一根地線，以減少相互之間的干擾。
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主驅動板EMC設計
液晶電視的主驅動板主要包括：模擬信號部分，高速數字電路部分，噪聲源DC-DC電源部分。
元器件布局與走線：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，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，電源線和地線最重要。讓模擬電路和數字電路分別擁有自己的電源和地線通路?？朔姶鸥蓴_，最主要的手段就是接地。
在液晶電視的驅動板上，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，以減少電源地對圖像顯示和電視伴音的干擾。
如果在設計電路時存在著模擬地和數字地，在印制板鋪地時應該將它們分開。以減低相互干擾。在使用雙層板以及多層板PCB的布局中，一般都會將其中一層銅箔作為專門的接地平面。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鋪地。如液晶電視的主驅動板經常會使用的AD公司的模數轉換芯片AD9883，在印制板設計時我們就可以將該芯片模擬部分的地和數字部分的地分開鋪地。最后再通過一根比較短的導線將兩地單點連接起來?；蛘呤菍傻赝ㄟ^一個1nF的旁路電容連接起來。
晶振：數字電路中的時鐘電路是目前電子產品中主要的電磁干擾源之一，是EMC設計的主要內容。晶振是一個強輻射發(fā)射源。晶振內部電路產生大的RF電流，以至于晶體的地引線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。晶振的周邊就是一個輻射場。
故晶振電路盡量遠離接口電路,如串口、地址線、數據線等。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。晶振的兩個腳都要加RC濾波電路.同時一定要將晶振的金屬外殼與印制板上的地連接起來。另外，晶振與芯片引腳盡量靠近,用地線把時鐘區(qū)隔離起來，放置一個局部地平面并且通過多個過孔與地線連接。
電容去耦：利用電容去耦來降低電磁干擾，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)，為整個電路板提供一個穩(wěn)定的電壓和電流。它應放置在緊靠印制電路板電源線和地線的地方。典型的去耦電容值是0.1μF。這個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，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。
