液晶電視機EMI的設計

1   引言

隨著液晶電視機技術的飛速發展和產品的更新換代，電視機更加集成化、智能化，逐漸成為家庭的娛樂平臺，并緊密地融入人們的日常生活中。尤其當下AI（人工智能）技術的廣泛應用，電視機逐漸成為家用電器產品互聯的入口和中央控制平臺，人們與電視機接觸的時間越來越長，導致電視機長期處于通電工作狀態，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）措施能夠有效的滿足相關標準。

2   輻射產生的機理

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

輻射傳輸是通過介質以電磁波的形式傳播，干擾能量按電磁場的規律向周圍空間發射。常見的輻射耦合方式有以下三種：

（1）甲天線發射的電磁波被乙天線意外接收，稱為天線對天線耦合；

（2）空間電磁場經導線感應而耦合，稱為場對線的耦合；

（3）兩根平行導線之間的高頻信號感應，稱為線對線的感應耦合。

3   問題描述

本文所討論的是電視機主板中的輻射干擾源通過屏線向外輻射的案例。筆者目前研發的電視機新品，在做內部EMI 摸底實驗時發現在125.545 MHz（兆赫茲）處超過了國家標準，國家標準不能超過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

經過對相關部件的分析，發現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屏線對外輻射干擾所致，因此針對屏線的抗干擾能力進行分析，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進行對比測試，詳細內容見表1。

表1 三種屏蔽線測試對比

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

圖3 1號屏線示意

2 號線：接插電視主板端的插頭沒有接地措施，線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號屏線示意

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

圖7 3號屏線

5   測試結果

通過上述實驗能夠明顯看出，在輻射效果對比中，1 號線較差，2 號線次之，3 號線效果最佳，詳細數據見表2。

表2 三種屏線的輻射測試結果

5.1 眼圖指標測試

眼圖是由解調后經過低通濾波器輸出的基帶信號，經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生的傳輸畸變，都可以在眼圖上清楚的體現出來。為了進一步驗證方案3 的有效性，當滿足EMI 測試指標的情況下，是否同時滿足信號的傳輸要求，特測試了3 號線的眼圖情況，測試眼圖數據如圖9 所示。

圖9 3號屏線眼圖波形

從波形測試情況看，3 號屏線的眼圖波形完全符合要求，說明屏線對信號的傳輸沒有壓縮或者失真。

為了最優化屏蔽效果，與此屏線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，見圖11所示封裝設計。

無接地效果屏座子實物圖

有接地效果屏座子實物圖

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

通過以上實驗分析，針對由于屏線作為輻射載體的EMI 超標問題，可以通過以下措施得以解決：

①屏線需使用具體吸波層屏蔽的線身，且與主板的接插端做屏蔽接地措施；

②主板的屏線座子需要使用帶有接地腳的座子，可以與屏線的吸波層進行有效接地，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 問題，本文給出了有效、方便、易于實現的方案。在設計新品液晶電視之時，就可以考慮把該方案導入，可以規避由于屏線引起的EMI問題，對同行有借鑒作用。

（本文來源于《電子產品世界》雜志2022年2月期）