液晶电视机EMI的设计

1   引言

随着液晶电视机技术的飞速发展和产品的更新换代，电视机更加集成化、智能化，逐渐成为家庭的娱乐平台，并紧密地融入人们的日常生活中。尤其当下AI（人工智能）技术的广泛应用，电视机逐渐成为家用电器产品互联的入口和中央控制平台，人们与电视机接触的时间越来越长，导致电视机长期处于通电工作状态，这样就对电视机的EMI 设计要求更加严苛。本文所论述的EMI（Electro Magnetic Interference，电磁干扰）措施能够有效的满足相关标准。

2   辐射产生的机理

EMI 是指电子产品工作会对周边的其他电子产品造成干扰。在电子线路设计中，高频信号线、集成电路的引脚、以及各类接插件等都有可能成为具有天线特性的辐射干扰源，该干扰源通过空间把其信号耦合到另一个电路网络中，从而影响处在相同电路网络中的其他电子产品的正常工作。

辐射传输是通过介质以电磁波的形式传播，干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射。常见的辐射耦合方式有以下三种：

（1）甲天线发射的电磁波被乙天线意外接收，称为天线对天线耦合；

（2）空间电磁场经导线感应而耦合，称为场对线的耦合；

（3）两根平行导线之间的高频信号感应，称为线对线的感应耦合。

3   问题描述

本文所讨论的是电视机主板中的辐射干扰源通过屏线向外辐射的案例。笔者目前研发的电视机新品，在做内部EMI 摸底实验时发现在125.545 MHz（兆赫兹）处超过了国家标准，国家标准不能超过40 dBuV（分贝微伏特），目前测试值为43.069 dBuV，严重超标，辐射数据测试如图1 所示。

4   原因分析

经过对相关部件的分析，发现125.545 MHz 刚好是屏体工作频率的1.5 倍，初步怀疑是干扰源经屏线对外辐射干扰所致，因此针对屏线的抗干扰能力进行分析，需找出能够有效屏蔽掉工作频率（76.3 MHz）及倍频的措施。

图2 屏体工作参数

为此，笔者设计了三款不同屏蔽方案的屏线进行对比测试，详细内容见表1。

表1 三种屏蔽线测试对比

1号线：接插电视主板端的插头没有接地措施，线体采用银色的吸波层，实际结构如图3 所示，辐射测试结果如图4 所示。

图3 1号屏线示意

2 号线：接插电视主板端的插头没有接地措施，线体采用黑色的吸波层，如图5 所示，辐射测试结果如图6 所示。

图5 2号屏线示意

3 号线：接插电视主板端的插头有接地锡箔纸，线体采用黑色的吸波层，实际情况如图7 所示，辐射测试结果如图8 所示。

图7 3号屏线

5   测试结果

通过上述实验能够明显看出，在辐射效果对比中，1 号线较差，2 号线次之，3 号线效果最佳，详细数据见表2。

表2 三种屏线的辐射测试结果

5.1 眼图指标测试

眼图是由解调后经过低通滤波器输出的基带信号，经同步信号作用下在屏幕上显示的波形。当有干扰或失真所产生的传输畸变，都可以在眼图上清楚的体现出来。为了进一步验证方案3 的有效性，当满足EMI 测试指标的情况下，是否同时满足信号的传输要求，特测试了3 号线的眼图情况，测试眼图数据如图9 所示。

图9 3号屏线眼图波形

从波形测试情况看，3 号屏线的眼图波形完全符合要求，说明屏线对信号的传输没有压缩或者失真。

为了最优化屏蔽效果，与此屏线相匹配的座子也需要改善，使用具有接地的座子，具有较好的屏蔽效果，具体措施如图10 所示，PCB 可以做兼容设计，见图11所示封装设计。

无接地效果屏座子实物图

有接地效果屏座子实物图

旧屏座子封装

新屏座子封装

图10 新旧屏座子示意

图11 PCB兼容设计

6   总结

通过以上实验分析，针对由于屏线作为辐射载体的EMI 超标问题，可以通过以下措施得以解决：

①屏线需使用具体吸波层屏蔽的线身，且与主板的接插端做屏蔽接地措施；

②主板的屏线座子需要使用带有接地脚的座子，可以与屏线的吸波层进行有效接地，加强了屏蔽效果。

本文所论述的EMI 整改措施，是液晶电视常遇到的EMI 问题，本文给出了有效、方便、易于实现的方案。在设计新品液晶电视之时，就可以考虑把该方案导入，可以规避由于屏线引起的EMI问题，对同行有借鉴作用。

（本文来源于《电子产品世界》杂志2022年2月期）