液晶显示器的EMC分析与设计
上传人:LEDth/整理 上传时间: 2014-11-25 浏览次数: 156 |
1 液晶显示器的内部结构
打开液晶显示器的后壳,它的内部结构如图1所示。它主要包括一块主印刷电路板(PCB)、一些辅助PCB 和一组液晶显示电路。主PCB 把来自计算机的显示信息转换成能被液晶显示电路数字化处理的信号。辅助PCB 提供电源,并将来自键盘PCB的信息传送给主PCB。
有4 个屏蔽体放在液晶显示器的不同位置。屏蔽体1 笼罩着液晶显示电路;屏蔽体2 包围着主PCB;屏蔽体3 覆盖了屏蔽体2,并与屏蔽体1 相连;屏蔽体4 罩着一个辅助PCB -变换电路PCB,它为液晶显示电路的荧光照明装置提供电源。
2 PCB 设计上改进EMC 性能
2.1 电容去耦
去耦电容在补偿IC 电路或电路板工作电压跌落时起到了储能作用。它可以分成3 种情况:整体的、局部的和板间的。下面将对它们的作用和安装注意事项分别进行介绍。整体去耦电容又称旁路电容,它工作于低频(亚MHZ 范围)状态,为整个电路板提供一个电流源,补偿电路板工作时产生的!! 噪声电流,保证工作电源电压的稳定。它的大小为PCB 上所有负载电容之和的50~100 倍。这台液晶显示器将整体去耦电容放在了印制线密度很高的地方(见图2),这是不正确的。它一般应放置在紧靠PCB 外接电源线和地线的地方。所以应该将图2 中的整体去耦电容移开,这不仅不会减小低频去耦,而且还会为PCB 上布置关键性的印制线提供空间。
局部去耦电容有两个作用:第一,出于功能上的考虑,通过电容的充放电使IC 得到的供电电压比较平稳,不会由于电压的暂时跌落导致IC 功能受到影响;第二,出于EMC 考虑,为IC 的瞬变电流提供就近的高频通道,使电流不至于通过环路面积较大的供电线路,从而大大减小了向外的辐射噪声。同时由于各IC 拥有自己的高频通道,相互之间没有公共阻抗,抑制了共阻抗耦合。局部去耦电容安装在每个IC 的电源端子和接地端子之间,并尽量靠近IC。
板间电容是指电源线和地线之间的电容,它的主要作用是去耦。板间电容可以通过增加电源层和接地层间相对面积来增大。该台液晶显示器的主PCB 中,一些接地面被布到了电源层。移去这些接地面,用电源隔离区代之,可以增加板间电容。
2.2 地层上的隔缝不要阻挡高频回流的通路
为了防止共地线阻抗耦合干扰,电路设计者通常会根据不同的电源电压、数字和模拟、高速和低速、大电流和小电流来分别设置地线,这就很容易在PCB 接地层留下隔缝。此时应该注意高速信号线在轨线层上不要跨过隔缝。
首先考察高频电流在金属面上的流动情况。图3a 中的双面PCB,一面用作接地层,另一面用作元件和轨线层。轨线层上有一时钟轨线,接地层上带箭头的实线表示其返回电流的轨迹。在高频时,回流线总是尽可能地贴近信号线返回。依据“电流总是走阻抗最小的途径”来分析,电流环路的阻抗Z=R+j!L,阻抗既包括电流环路的电阻,也包括电流环路的电感,环路电感的大小与环路面积成正比。当时钟频率为MHZ 级时,感抗大于环路电阻起主导作用,这时Z!j!L,所以电流走环路电感最小的途径。环路面积越小电感越小,回流线总是尽可能贴近信号线返回。
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