一種具有抑制電磁干擾的顯示屏的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有抑制電磁干擾功能的LED顯示屏，包括開關(guān)電源、信號接收及轉(zhuǎn)接卡，開關(guān)電源的輸入端和輸出端線纜上均套有磁環(huán)；多個74HC245三態(tài)緩沖門電路中，其中一個以上74HC245三態(tài)緩沖門電路的電源管腳接有抗干擾磁珠，其余的74HC245三態(tài)緩沖門電路的所有輸出管腳均通過電容、磁珠接地，所述其余的74HC245三態(tài)緩沖門電路的電源管腳均接有大電流磁珠，大電流磁珠與多個去耦電容并聯(lián)，多個去耦電容并聯(lián)，且所有的去耦電容均接地。本發(fā)明采用多級抵制結(jié)構(gòu)，成功地解決了高刷新、高灰階顯示屏的EMI難以抑制的問題。
【專利說明】—種具有抑制電磁干擾的顯不屏

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種具有抑制電磁干擾功能的LED顯示屏。

【背景技術(shù)】
[0002]LED顯示屏的EMI (電磁干擾)通常存在于顯示屏的輸入電路、內(nèi)部電源及1C、輸出電路三個環(huán)節(jié)。主要來自于兩個方面:輻射和傳導(dǎo)；
傳導(dǎo)主要來自于LED顯示屏外部電網(wǎng)的輸入電壓，電網(wǎng)中的正弦輸入電壓所攜帶的高次諧波可產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾，LED顯示屏電路經(jīng)受外界高次諧波的尖峰電壓沖擊，對外形成 EMI ；
輻射主要來自于LED顯示屏內(nèi)部元器件，開關(guān)電源進(jìn)行高低壓轉(zhuǎn)換的電路進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電磁能向外部輻射。在共模干擾情況下，IC的輸出在邏輯高到邏輯低或者邏輯低到邏輯高之間變換時，這些信號電壓和信號電流都會使內(nèi)部產(chǎn)生電場和磁場，對外形成EMI。
[0003]高刷新LED顯示屏在抵制EMI方面遇到的瓶頸:當(dāng)LED顯示屏提升高刷新頻率時，電路也需要傳送高速的灰階時鐘，來實(shí)現(xiàn)提高畫面刷新率的目的，在顯示效果得到提升的同時，電路的EMI會明顯增強(qiáng)。例如把電路的時鐘上升時間由5ns切換成上升時間2.5ns,則電路EMI會提高約4倍；高速的灰階時鐘會給內(nèi)部IC造成嚴(yán)重的電磁干擾效應(yīng)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)輸出誤碼率上升，降低信號傳輸質(zhì)量，反過來影響LED顯示屏的顯示質(zhì)量。嚴(yán)重的甚至?xí)ED顯示屏造成破壞，并對外界電器的使用造成輻射和干擾。
[0004]目前行業(yè)內(nèi)LED顯示屏的EMI抑制始終難以取得較好的效果，主要在于內(nèi)部電源及PCB板上的IC共模輻射及串?dāng)_的濾除難度較大，差分放大電路的共模抑制比難以提升，這是最難以攻克的關(guān)鍵難題。因?yàn)閱渭壍腅MI抑制方法只能濾除外部高頻干擾，內(nèi)部的元器件距離近、分布密集，電路設(shè)計時IC的排版和分布也受到限制，另外增設(shè)EMI抑制電路，也會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、體積較大且成本高，因此對電源及IC間的相互串?dāng)_很難抑制。
[0005]行業(yè)內(nèi)常規(guī)的EMI抑制方法如下:
將電路封閉在Iv金屬盒體中以屏蔽EMI福射，或者在系統(tǒng)的I/O端口上米取濾波和輻射衰減技術(shù)來實(shí)現(xiàn)EMI控制，實(shí)現(xiàn)電路的電場和磁場的屏蔽；或者在PCB板上采取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計分區(qū)技術(shù)，嚴(yán)格控制PCB走線和電路板層的電容和電感的分布(自屏蔽)，以改善EMI性能。
[0006]其中，在輸入端電路設(shè)置磁珠用于抑制外部輸入的高次諧波對電路的影響，這是采用的源頭攔截法；對于顯示屏輸出及輻射的抑制，通常是在輸出端增加濾波電路或屏蔽罩以降低電路對外界的EMI ;其中，最難以克服的是內(nèi)部電場的共摸干擾。內(nèi)部共模干擾主要由開關(guān)電源引起，其次是IC間的相互影響；電源的AC-DC部分在將交流轉(zhuǎn)換成直流的過程中，受浪涌電流的影響，引發(fā)輸入電流失真，如圖1所示，在電流高低電平各會產(chǎn)生峰值電流(導(dǎo)通角Θ);峰值電流的存在會產(chǎn)生電場，內(nèi)部電場控制不佳將會導(dǎo)致磁場的抑制效果不佳。開關(guān)電源在電壓轉(zhuǎn)換及IC的高低電平跳變時，均可產(chǎn)生電磁干擾，而這些元器件被密封于同一個顯示單元，且距離很近，相位也大多是相同的，如果電流同返回路徑之間耦合不佳，勢必加大回路上的電感，從而增強(qiáng)了磁場，最終導(dǎo)致EMI增加。為了有效地控制EMI，不僅要重視電源的電流輸出，同時也要關(guān)注IC芯片自身的電容和電感。
[0007]在輸入或輸出端增加濾波電容以屏蔽高次諧波，或采用金屬屏蔽材料殼罩，其效果僅適用于較低的頻率條件下，金屬屏蔽材料在近磁場環(huán)境下僅適用于吸收<10dB的低頻輻射，且可能因密封性差會有漏磁現(xiàn)象，因此屏蔽罩的吸收率不高，對于高刷新、高灰階的顯示屏EMI抑制效果并不理想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有抑制電磁干擾功能的高刷新LED顯示屏。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種具有抑制電磁干擾功能的LED顯示屏，包括開關(guān)電源、信號接收及轉(zhuǎn)接卡，所述開關(guān)電源、信號接收及轉(zhuǎn)接卡輸出端均通過單排針座與多個74HC245三態(tài)緩沖門電路連接，所述多個74HC245三態(tài)緩沖門電路均與恒流驅(qū)動電路、譯碼器連接，所述恒流驅(qū)動電路與LED燈珠連接，所述譯碼器與行掃描驅(qū)動電路連接；所述開關(guān)電源的輸入端和輸出端線纜上均套有磁環(huán)；所述多個74HC245三態(tài)緩沖門電路中，其中一個以上74HC245三態(tài)緩沖門電路的電源管腳接有抗干擾磁珠，其余的74HC245三態(tài)緩沖門電路的所有輸出管腳均通過電容、磁珠接地，所述其余的74HC245三態(tài)緩沖門電路的電源管腳均接有大電流磁珠，所述大電流磁珠與多個去耦電容并聯(lián)，所述多個去耦電容并聯(lián)，且所有的去耦電容均接地。
[0010]所述開關(guān)電源設(shè)置在密封屏蔽罩內(nèi)，可進(jìn)一步抑制EMI。
[0011]所述開關(guān)電源輸出端接有濾波電容，用于吸收紋波電壓，以降低輸入端電壓的高次諧波對二次端的影響，保證二次電路的直流VCC輸入恒定。
[0012]所述多個74HC245三態(tài)緩沖門電路、濾波電容、去耦電容的所有接地端接到公共接地點(diǎn)上，LED顯示屏主體的邊框內(nèi)側(cè)、四周側(cè)壁表面均固定有金屬導(dǎo)電層，所述金屬導(dǎo)電層與所述公共接地點(diǎn)連接，公共接地采用金屬層接地方式，阻抗最小，達(dá)到最優(yōu)的接地效果O
[0013]每個74HC245三態(tài)緩沖門電路均與差分放大電路連接；所述差分放大電路包括與74HC245三態(tài)緩沖門電路負(fù)輸入端連接的第一可調(diào)電阻連接和與所述74HC245三態(tài)緩沖門電路正輸入端連接的第一電阻；所述第一電阻與所述74HC245三態(tài)緩沖門電路正輸入端之間并聯(lián)有第二可調(diào)電阻；所述74HC245三態(tài)緩沖門電路輸出端與第二電阻一端連接，所述第二電阻另一端并聯(lián)接入所述第一可調(diào)電阻與所述74HC245三態(tài)緩沖門電路負(fù)輸入端之間；通過調(diào)節(jié)兩個可調(diào)電阻，可有效的提升共模抑制比，從而達(dá)到很好的共模抑制效果。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為:本發(fā)明采用多級抵制結(jié)構(gòu)，成功地解決了高刷新、高灰階顯示屏的EMI難以抑制的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為內(nèi)部共模干擾引發(fā)輸入電流失真示意圖； 圖2為LED顯示屏電源電路結(jié)構(gòu)框圖；
圖3為LED顯示屏數(shù)字傳輸電路結(jié)構(gòu)框圖；
圖4為本發(fā)明一實(shí)施例74HC245的電源管腳外接片式磁珠電路圖；
圖5為本發(fā)明一實(shí)施例74HC245的輸出端接電容后串磁珠電路圖；
圖6為本發(fā)明一實(shí)施例74HC245的電源管腳接大電流磁珠和并聯(lián)去耦電容后的電路圖；
圖7為磁珠等效電路；
圖8為本發(fā)明LED顯示屏示意圖；
圖9為電源的輸出電路并接濾波電容原理圖；
圖10為74HC245放大器結(jié)構(gòu)原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖2和圖3所示，LED顯示屏包括開關(guān)電源、信號接收及轉(zhuǎn)接卡，所述開關(guān)電源、信號接收及轉(zhuǎn)接卡輸出端均通過單排針座與多個74HC245三態(tài)緩沖門電路連接，所述多個74HC245三態(tài)緩沖門電路均與恒流驅(qū)動電路、譯碼器連接，所述恒流驅(qū)動電路與LED燈珠連接，所述譯碼器與行掃描驅(qū)動電路連接。
[0017]為了過濾高次諧波，開關(guān)電源的輸入端和輸出端線纜上均套有磁環(huán)。
[0018]本發(fā)明一共包括四個74HC245三態(tài)緩沖門電路。其中兩個74HC245三態(tài)緩沖門電路的電源管腳VDD接有抗干擾片式磁珠LI (如圖4所示)，另外兩個74HC245三態(tài)緩沖門電路的所有輸出管腳均通過68pF電容Cl、300歐姆片式磁珠L2接地(如圖5所示)，并且該另外兩個74HC245三態(tài)緩沖門電路的電源管腳均接有300歐姆大電流磁珠L3，所述大電流磁珠與三個容值分別為luF、0.1uF和InF的去耦電容并聯(lián)，且三個去耦電容均接地(如圖6所示)。
[0019]磁珠實(shí)際上是一個圓柱形磁鐵，將其套在管腳上，可產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)化效應(yīng)，相當(dāng)于在電路中并入電感和電容，磁珠的原理如圖7所示。片式磁珠是一種抗干擾元件，可起過濾作用，用以消除存在于傳輸線結(jié)構(gòu)(PCB電路)中的RF數(shù)據(jù)(RF是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分)。
[0020]去耦電容可以降低電源高頻噪聲。
[0021]本發(fā)明LED顯示屏主體2的邊框內(nèi)側(cè)、四周側(cè)壁表面均固定有金屬導(dǎo)電層1，公共接地點(diǎn)P與金屬導(dǎo)電層I連接，減小共地阻抗，達(dá)到最優(yōu)的接地效果。
[0022]本電路中采用多道EMI抑制技術(shù)，第一道是在輸入端電纜增加濾波磁環(huán)，第二道是在電源的輸出電路并接濾波電容(如圖9所示)，通過電橋輸出和并接濾波電容的方法，可抑制因電壓紋波引起的峰值跳變電流；第三道是在顯示屏的輸出端，設(shè)置公共接地層并與外殼相連以抑制共模干擾，第四道是在PCB板的差分放大器輸出端設(shè)置EMI抑制電路，并將IC的輸出腳設(shè)置濾波電路以防止上一級對下一級電路造成干擾，所述的PCB板為四層板，第三層為公共接地層，公共接地層與外殼及接地導(dǎo)線連接，這四道EMI抑制電路，可以很好地抑制共模干擾，濾除電路中的高次諧波及同相的干擾電流，同時把開關(guān)電源高低電平切換時產(chǎn)生的電磁輻射削減到最低限度，使電磁輻射量不至于對本機(jī)設(shè)備和外界造成影響。
[0023]在線纜輸入處及IC的輸出腳增設(shè)磁珠，相當(dāng)于在電路中增設(shè)共模扼流圈，磁珠相當(dāng)于電阻和電感串聯(lián)，可起到雙向?yàn)V波的作用，它在高頻時呈現(xiàn)阻性，比普通的電感有更好的高頻濾波特性，所以能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗，從而提高調(diào)頻濾波效果O
[0024]在磁場作用下磁珠可有效增大電路的阻抗和插入損耗，對干擾具有極好的抑制作用。一方面可濾除輸入的共模電磁干擾信號，另一方面又可抑制IC本身不向外發(fā)出電磁干擾，避免影響下一級IC接收的數(shù)據(jù)；保證同一電磁環(huán)境下其他電子元器件的正常工作。假設(shè)未接入濾波電路的電源輸出功率是Pi (輸出電流I1),接入濾波電路的電源輸出功率是P2(輸出電流12)，則插入損耗IL=1LOG (PI / P2)，假設(shè)負(fù)載R值恒定，則IL=1LOG[ (I12R)+ (I22R)],由此可知，當(dāng)插入損耗IL越大時，峰值電流I對電路的影響就越小，可抑制紋波電壓產(chǎn)生的峰值電流。
[0025]在電源輸出端并接濾波電容，主要作為平滑的直流輸出儲能，可有效降低交流脈動波紋系數(shù)、不僅使電源直流輸出平穩(wěn)，降低交變脈動波紋對電子電路的影響，同時還可吸收電子電路工作過程中產(chǎn)生的電流波動和經(jīng)由交流電源串入的干擾，使得電子電路的工作性能更加穩(wěn)定。
[0026]為了提高電路的共模抑制效果，在差分放大器電路的設(shè)計上，常用共模抑制比作為EMI抑制的主要技術(shù)指標(biāo)，共模抑制比是差模信號與對共模信號放大倍數(shù)之比，用Kaffi表示，它決定差動放大電路的共模信號抑制能力；當(dāng)差模信號的電壓放大倍數(shù)Ad越大，共模信號電壓放大倍數(shù)Ac越小時，Kaffi就越大。因此差分放大電路抑制共模信號的能力就越強(qiáng)。
[0027]內(nèi)部74HC245就采用了對稱的差分放大電路結(jié)構(gòu)，以提升共模抑制比。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖10所示。
[0028]根據(jù)圖10，可由公式計算出共模抑制比:

【權(quán)利要求】
1.一種具有抑制電磁干擾功能的LED顯示屏，包括開關(guān)電源、信號接收及轉(zhuǎn)接卡，所述開關(guān)電源、信號接收及轉(zhuǎn)接卡輸出端均通過單排針座與多個74HC245三態(tài)緩沖門電路連接，所述多個74HC245三態(tài)緩沖門電路均與恒流驅(qū)動電路、譯碼器連接，所述恒流驅(qū)動電路與LED燈珠連接，所述譯碼器與行掃描驅(qū)動電路連接；其特征在于，所述開關(guān)電源的輸入端和輸出端線纜上均套有磁環(huán)；所述多個74HC245三態(tài)緩沖門電路中，其中一個以上74HC245三態(tài)緩沖門電路的電源管腳接有抗干擾磁珠，其余的74HC245三態(tài)緩沖門電路的所有輸出管腳均通過電容、磁珠接地，所述其余的74HC245三態(tài)緩沖門電路的電源管腳均接有大電流磁珠，所述大電流磁珠與多個去耦電容并聯(lián)，所述多個去耦電容并聯(lián)，且所有的去耦電容均接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抑制電磁干擾功能的LED顯示屏，其特征在于，所述開關(guān)電源設(shè)置在密封屏蔽罩內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有抑制電磁干擾功能的LED顯示屏，其特征在于，所述開關(guān)電源輸出端接有濾波電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有抑制電磁干擾功能的LED顯示屏，其特征在于，所述多個74HC245三態(tài)緩沖門電路、濾波電容、去耦電容的所有接地端均接到公共接地點(diǎn)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有抑制電磁干擾功能的LED顯示屏，其特征在于，LED顯示屏主體的邊框內(nèi)側(cè)、四周側(cè)壁表面均固定有金屬導(dǎo)電層，所述金屬導(dǎo)電層與所述公共接地點(diǎn)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有抑制電磁干擾功能的LED顯示屏，其特征在于，每個74HC245三態(tài)緩沖門電路均與差分放大電路連接；所述差分放大電路包括與74HC245三態(tài)緩沖門電路負(fù)輸入端連接的第一可調(diào)電阻連接和與所述74HC245三態(tài)緩沖門電路正輸入端連接的第一電阻；所述第一電阻與所述74HC245三態(tài)緩沖門電路正輸入端之間并聯(lián)有第二可調(diào)電阻；所述74HC245三態(tài)緩沖門電路輸出端與第二電阻一端連接，所述第二電阻另一端并聯(lián)接入所述第一可調(diào)電阻與所述74HC245三態(tài)緩沖門電路負(fù)輸入端之間。
【文檔編號】H05K9/00GK104079165SQ201410330421
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】梁軍, 雍溫英, 梁展 申請人:湖南新亞勝科技發(fā)展有限公司