以PT6964芯片作为显示驱动的EFT抗干扰措施
2014-07-03廖炎光
廖炎光
摘 要：主要介绍了单片机与PT6964LED显示驱动芯片在应用中的几种抗干扰措施。
关键词：电磁兼容；EFT；单片机；干扰信号
中图分类号：TN11+1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）07-0005-02
1 PT6964芯片介绍
PT6964 是一种带键盘扫描接口的LED（发光二极管显示器）驱动控制专用电路，内部集成有MCU 数字接口、数据锁存器、LED 高压驱动、键盘扫描等电路，它被广泛应用于各种家电产品的显示屏上。
2 EMC及EFT概念
电磁兼容（EMC）是指电子、电气系统/设备和装置在预定的电磁环境和设定的安全界限内，在设计的性能水平工作时不会因为电磁干扰而引起不可接受的功能降级。
电磁兼容所说的EFT（电快速瞬变脉冲群，如图1）是由切换感性负载而产生，干扰脉冲是断续性的，一般具有较高的干扰电压、较快速的脉冲上升时间和较宽的频谱范围。
3 EFT干扰导致设备失效的机理
根据国外学者对脉冲群干扰造成设备失效的机理研究可知，单个脉冲的能量较小，不会引发设备故障。但是，脉冲群干扰信号会对设备线路的结电容充电，当上面的能量积累到一定程度后，可能会引起线路（乃至系统）的误动作。因此，线路出错是有时间过程的，而且具有一定的偶然性（不能保证间隔多长时间线路一定出错，特别是当试验电压达到临界点附近时）。
受EFT干扰，可按以下测试结果对LED显示屏进行判断：①2 kV测试，显示屏显示正常，没有任何异常，判定为合格；②2 kV测试，显示屏有闪烁或死机现象，判定为不合格；③3 kV测试，显示屏有轻微闪烁现象，虽然会发生死机的现象，但能自动复位，判定为合格；④3 kV测试，显示屏死机不能自动复位，判定为不合格。
要注意的是：不同的公司对产品有不同的判定规则和测试等级，以上为其中一个判定例子。
4 解决EFT抗干扰问题的方法
4.1 增强电源输入抗干扰能力
根据ETT测试标准提供的实验设置图可知，EFT干扰实际上是共模干扰，由此在解决电源输入端的EFT干扰可采取加共模电感和Y电容的方式进行处理，这样可以在源头有效地将干扰滤除。
4.2 优化印制线路板的布线
对优化线路板的布板设计，在很多文章中都有阐述，比如合理调整元件布局，缩短布线长度；加大布线间隙，减少线之间的干扰；合理分布复位线、时钟线、地线、电源线和信号线的放置等，本文就不再重复叙述了。在实际布板中，除了要遵循以上布板方法外，结合本文关于PT6964 LED显示芯片的实际应用例子，以下布板方法可以有效解决EFT干扰问题：①芯片电源PIN21对地之间接104瓷片电容，可有效防止电源干扰信号进入芯片，并且104电容必须尽可能靠近芯片电源VDD.②修改PIN1下拉振荡电阻，使芯片振荡频率与串行数据信号的最高频率匹配。③芯片串行信号（DATA，CLK，STB）需要提供+5 V的上拉电阻，用于提供串行信号驱动电流。如果上拉电阻太大，会降低串行信号的抗干扰能力，采用1～5 K的上拉电阻比较合适，具体方案在实际测试中确定。④芯片串行端口对地并上一个0.001 uF（101）瓷片电容，可以有效滤除EFT干扰从上拉电阻导入或空间辐射进入端口。具体实施时，101电容的接地点需要注意：在图2布线中，101电容C1，C2，C3接地经左边大环路接地与单片机部分的接地点；实际2 kV/EFT测试时，LED显示屏乱闪烁，比如将101电容C1，C2，C3接地就近接到PT6964芯片的接地点；4 kV/EFT测试时，显示屏未出现闪烁现象。
4.3 连接导线的处理
由于产品结构的原因，部分配置PT6964芯片的显示屏和单片机时分置在两块PCB板上，中间以比较长的导线连接，这种电磁干扰除了经过导线传导的脉冲群干扰之外，还有电源导线耦合到显示屏连接线上的干扰。处理这类干扰比较好的方法是显示屏连接线使用屏蔽线，将屏蔽层一端接地，但是，使用屏蔽线会增加产品成本，所以，通常采用另一种方法，就是调整产品机箱内部导线捆扎位置，使信号线远离交流电源线和其他功率器件的电源线，并通过实验来确认捆扎位置是否合适。
4.4 程序优化设计
EFT干扰信号从PT6964串行端口进入芯片，可能会出现的问题就是PT6964把干扰信号误判断为芯片的控制命令，执行错误的命令动作，这样显示屏就会出现闪烁、忽明忽暗，甚至死机等现象。要解决这些显示问题，可从软件方面进行处理。
在每次单片机发送数据时，都对PT6964进行初始化，时间间隔在50 ms左右。这样，就算EFT干扰信号修改了PT6964的命令设置和寄存器内容，在很短的时间内也可以将PT6964的命令设置改回来，使用者也不会察觉到芯片曾经受到干扰。
Void PT6964 init（void） //PT6964初始化程序
{
SetCs（ ）；
PT6964 command（PT6964 MODE）；
SetCs（ ）；
PT6964 command（PT6964 DATA）；
SetCs（ ）；
PT6964 command（PT6964 ADDRESS）；
NOP（ ）；
NOP（ ）；
}
CLK时钟信号、DIO数据信号控制可多加几个NOP（空指令），使PT6964有充足的时间来处理命令字节。这样做，对提高抗干扰也有一定的作用。
void delayus（ ） //4个时钟周期的延时
{
NOP（）；
NOP（）；
NOP（）；
NOP（）；
}
Void PT6964 command（u6 command temp）
{
SetCs（ ）；
delayus（ ）； //4个时钟周期的延时
ClrCs（ ）；
NOP（ ）； //增加2时钟周期延时
NOP（ ）；
PT6964_write（command_temp）；
NOP（ ）； //增加2时钟周期延时
NOP（ ）；
}
Void PT6964_write（u8 data_temp）
{
u8 bigit；
bigit=8；
for（ ； bigit！=0； bigit--）
{
ClrWr（ ）；
if（（data_temp&0x01）==0）
{
ClrData（ ）；
}
else
{
SetData（ ）；
}
delayus（ ）； //4个时钟周期的延时
SetWr（ ）；
delayus（ ）； //4个时钟周期的延时
data_temp = （data_temp>>1）；
}
}
5 解决措施
对一个电子、电气产品来说，在设计阶段就应该考虑其电磁兼容性，这样可以将产品在生产阶段出现电磁兼容问题的可能性降到最低，但最终要通过电磁兼容测试来检验其电磁兼容标准是否符合，具体的措施是：①优化PCB板布线是提升抗干扰性能最有效的措施，设计、开发时应优先考虑；②合理使用旁路电容，单片机与显示芯片之间的距离很短也要在串行线上加旁路电容；③在成本允许的情况下，在电源输入端增加共模电感和Y电容；④如果产品已经量产，可以优化程序，整理信号引线的扎线位置，但最终的解决方法还是要利用第①②点来彻底解决。
参考文献
[1]Mark i.montrose.电磁兼容的印制电路板设计[M].第2版.北京：机械工业出版社，2008.
[2]郑诗卫.印制线路板排版设计[M].北京：科学技术文献出版社，1983.
〔编辑：白洁〕
NOP（）；
NOP（）；
NOP（）；
NOP（）；
}
Void PT6964 command（u6 command temp）
{
SetCs（ ）；
delayus（ ）； //4个时钟周期的延时
ClrCs（ ）；
NOP（ ）； //增加2时钟周期延时
NOP（ ）；
PT6964_write（command_temp）；
NOP（ ）； //增加2时钟周期延时
NOP（ ）；
}
Void PT6964_write（u8 data_temp）
{
u8 bigit；
bigit=8；
for（ ； bigit！=0； bigit--）
{
ClrWr（ ）；
if（（data_temp&0x01）==0）
{
ClrData（ ）；
}
else
{
SetData（ ）；
}
delayus（ ）； //4个时钟周期的延时
SetWr（ ）；
delayus（ ）； //4个时钟周期的延时
data_temp = （data_temp>>1）；
}
}
5 解决措施
对一个电子、电气产品来说，在设计阶段就应该考虑其电磁兼容性，这样可以将产品在生产阶段出现电磁兼容问题的可能性降到最低，但最终要通过电磁兼容测试来检验其电磁兼容标准是否符合，具体的措施是：①优化PCB板布线是提升抗干扰性能最有效的措施，设计、开发时应优先考虑；②合理使用旁路电容，单片机与显示芯片之间的距离很短也要在串行线上加旁路电容；③在成本允许的情况下，在电源输入端增加共模电感和Y电容；④如果产品已经量产，可以优化程序，整理信号引线的扎线位置，但最终的解决方法还是要利用第①②点来彻底解决。
参考文献
[1]Mark i.montrose.电磁兼容的印制电路板设计[M].第2版.北京：机械工业出版社，2008.
[2]郑诗卫.印制线路板排版设计[M].北京：科学技术文献出版社，1983.
〔编辑：白洁〕
NOP（）；
NOP（）；
NOP（）；
NOP（）；
}
Void PT6964 command（u6 command temp）
{
SetCs（ ）；
delayus（ ）； //4个时钟周期的延时
ClrCs（ ）；
NOP（ ）； //增加2时钟周期延时
NOP（ ）；
PT6964_write（command_temp）；
NOP（ ）； //增加2时钟周期延时
NOP（ ）；
}
Void PT6964_write（u8 data_temp）
{
u8 bigit；
bigit=8；
for（ ； bigit！=0； bigit--）
{
ClrWr（ ）；
if（（data_temp&0x01）==0）
{
ClrData（ ）；
}
else
{
SetData（ ）；
}
delayus（ ）； //4个时钟周期的延时
SetWr（ ）；
delayus（ ）； //4个时钟周期的延时
data_temp = （data_temp>>1）；
}
}
5 解决措施
对一个电子、电气产品来说，在设计阶段就应该考虑其电磁兼容性，这样可以将产品在生产阶段出现电磁兼容问题的可能性降到最低，但最终要通过电磁兼容测试来检验其电磁兼容标准是否符合，具体的措施是：①优化PCB板布线是提升抗干扰性能最有效的措施，设计、开发时应优先考虑；②合理使用旁路电容，单片机与显示芯片之间的距离很短也要在串行线上加旁路电容；③在成本允许的情况下，在电源输入端增加共模电感和Y电容；④如果产品已经量产，可以优化程序，整理信号引线的扎线位置，但最终的解决方法还是要利用第①②点来彻底解决。
参考文献
[1]Mark i.montrose.电磁兼容的印制电路板设计[M].第2版.北京：机械工业出版社，2008.
[2]郑诗卫.印制线路板排版设计[M].北京：科学技术文献出版社，1983.
〔编辑：白洁〕
