加固TFT-LCD电磁兼容技术研究

2022-10-18史志伟

通信电源技术 2022年11期

关键词：壳体滤波器屏蔽

史志伟

（南京国电南自电网自动化有限公司，江苏南京 210000）

0 引言

随着科学技术的不断发展，电子产品数量不断增多。基于电磁兼容性特征，要全面评估软件程序设计等工作，实现电磁兼容技术的全周期处理，提升电子元件的应用水平，实现经济效益和安全效益的和谐统一。

1 加固TFT-LCD概述

在干扰源、耦合路径、敏感源同时满足的情况下，就可能会产生电磁干扰。之所以要进行电磁兼容设计，就是为了有效避免电磁干扰造成的影响，维持良好的控制效果并整合具体的应用模式。目前，较为常见的电磁干扰分为传导型干扰和辐射型干扰。传导型干扰主要由电源线、接地线、信号线等形成，从外壳直接进入到薄膜晶体管液晶显示器（Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD）设备内[1]。而对应的辐射型干扰，则是由TFT-LCD外壳的通风孔、通信口、电缆等非理想型接口区域产生。需要注意的是，TFT-LCD内也会出现干扰耦合的问题，受到来自导线、低频场或是高频场的干扰后，也会使整体设备的应用稳定性受损。

在电磁环境较为复杂的情况下，为了避免电磁干扰对TFT-LCD产生影响，就要结合加固TFT-LCD的具体要求确保实时性控制工作的规范性[2]。在加固TFT-LCD的过程中，要满足控制功能的基本要求，如图1所示。

图1 加固TFT-LCD控制功能

与此同时，加固TFT-LCD不仅要对模块自身光电参数予以优化，而且也要保证加固TFT-LCD处理工序结束后符合相应的工作指标。加固后TFT-LCD工作指标如表1所示[3]。

表1 加固后TFT-LCD工作指标

2 加固TFT-LCD电磁兼容设计内容

为了保证电磁兼容设计的规范性，要从电路、结构以及工艺等方面入手，确保能减少系统内部自身产生的电磁干扰现象，从根本上提高系统外部抗电磁干扰的能力。整合干扰控制技术要素，从接地处理、屏蔽处理以及滤波处理等方面落实完整的设计应用控制模式。

2.1 电路设计

围绕电磁兼容技术的应用要求，从电路层面开展具体设计工作，先确定电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）的干扰源。为了保证TFT-LCD的抗干扰效果，需要寻找指定的EMI天线，从而评估具体情况，以便屏蔽所有可能的EMI源，并结合实际情况逐步对潜在EMI天线予以处理[4]。目前常用的抗干扰技术包括滤波技术、布局和布线技术、屏蔽技术、接地技术以及密封技术等，其中接地处理是最有效的干扰抑制方式。

从电磁兼容的角度对实时性应用控制效果予以分析，多数电磁干扰问题的产生都源于地线处理不当。电流本身具有连续性特质，当地线连在一起的状态下，电流依据其流动性形成地线回路，回路中不仅包括电阻、电感，还涉及杂散电容，这就使得电流流动状态下自发形成了电压降。由于加固TFT-LCD工作体系中的中低频量较大且多数采取单点接地方式，因此构建由背光源逆变器电路、夜视背光源电路、视频图形阵列（Video Graphics Array，VGA）视频转换卡等组成的电路运行模式[5]。此外，借助物理隔离的方式减少受到干扰的电路或元器件。在实际测定后发现，电磁干扰和距离的平方成反比例关系，距离增加会使干扰大大降低。基于此，结合加固TFT-LCD具体标准，对线路和元器件的布线等环节予以监督，从而有效避免干扰源对电路产生的干扰，降低系统故障率。布线过程中，结合干扰灵敏度和自身功率参数完成分类化布置。

在加固TFT-LCD处理过程中，结合电磁兼容的具体要求，可以在电源线上安装滤波器。加装滤波器前、后的电流变化如图2所示。

图2 滤波器对电流的影响

由图2可知，加装滤波器后耦合电流参数出现了较为明显的变化。加装处理非常简单，将直流电源线输入端插入EMI滤波器即可，滤波器能有效抑制通过直流电源线传导的电磁干扰信号，更好地提升加固TFT-LCD的应用效能，维持较为合理的控制模式。最关键的是，在抑制设备本身产生干扰信号的同时，还能避免干扰信号回窜到电网中。在滤波器选择过程中，则要充分考量漏电流、额定电流以及绝缘电阻等基础参数[6]。

2.2 结构设计

在加固TFT-LCD机壳设计过程中，要对模块组件、电源、温控电路以及壳体等进行集中管理，确保对应的抗干扰水平能满足应用要求和标准。

2.2.1 显示模块

加固TFT-LCD显示模块抗干扰能力较好，在电磁兼容设计处理环节中要对内部电磁辐射予以控制，保证光学器件产生的电磁辐射都能得到有效控制和管理，提升统筹应用的规范性[7]。

2.2.2 敏感电路

利用外壳屏蔽和缝隙屏蔽相结合的处理方式，有效完成EMI的抑制处理。从电源和信号源进行干扰的实时性管控，配合屏蔽处理、过滤处理以及接地处理等方式实现电路的有效抗干扰隔离，提升敏感电路的抗干扰水平。

2.2.3 壳体

配合密封屏蔽技术在壳体位置完成电磁封闭操作，利用外壳各个部分的电磁接触维持电磁控制的规范性，提升壳体的整体屏蔽效能。在处理工序结束后，还要保证通风孔、接缝位置以及空间走线位置等都能符合布局的基本要求。与此同时，外壳结构上的面板、面壳以及后盖都要对搭接位置予以集中处理。一旦接缝位置存在灰尘等，就会增加接触电阻，导致导电性下降，低频时会出现严重的电磁泄漏现象。为了减少缝隙，需要利用电磁密封圈，确保壳体能形成良好的屏蔽回路[8]。

在加固TFT-LCD壳体屏蔽设计处理环节，针对孔隙也要进行处理，确保开孔作业满足质量要求和规范。操作人员要在开孔作业开始前对孔结构的直径、壁厚等基础参数予以分析和评估，全面了解屏蔽效能影响的具体情况。在机壳开孔工作结束后，屏蔽体会不连续产生电压差，此时屏蔽效能就会呈现出下降的趋势，对应的泄漏情况和开口的尺寸参数、波阻抗参数、干扰源频率参数息息相关。为了全面提升应用水平，需要规避开口尺寸为波长一半时产生的天线效应，保证开孔孔径最小化，在提升孔间距的同时优化屏蔽效能[9]。材料厚度对EMI的影响如图3所示。

图3 材料厚度对EMI的影响

2.3 材料选择

要想从根本上降低EMI对加固TFT-LCD造成的影响，就要选取适当的屏蔽材料。低频电磁干扰屏蔽效能分析体系中，反射损耗对整体电磁兼容效果起决定作用，一般选取反射损耗较大的材料，例如铜质、镍质以及高导电率材料。镍质材料实物图如图4所示。而在高频电磁干扰屏蔽分析体系中，要对吸收损耗予以控制，选取低磁阻和高导电率的材料。加固TFTLCD壳体的过程中，需要在维持强度的同时保证电磁屏蔽体应用的可控性，一般选取铝合金材料。为了优化其应用磁性，也可以在壳体外镀镍层，同时在内壁贴敷高导磁率屏蔽材料[10]。