岳鋼

摘 要：為應(yīng)對(duì)智能座艙產(chǎn)品豐富的人機(jī)界面，車載雙聯(lián)屏越來越成為SUV車輛的標(biāo)配產(chǎn)品，在享受新技術(shù)帶來便利的同時(shí)，如何提高車載雙聯(lián)屏產(chǎn)品的EMC性能也成為很多汽車行業(yè)內(nèi)EMC工程師需要面對(duì)的新問題。本文結(jié)合車載雙聯(lián)屏產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特點(diǎn)提出了一些EMC設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的分析方向。

關(guān)鍵詞：車載雙聯(lián)屏 EMC設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)分析

從特斯拉使用大屏顯示后，汽車內(nèi)飾顯示就開啟了大屏?xí)r代，各大汽車公司都在開發(fā)自己的大屏車型，為汽車內(nèi)飾提供了更多的科技感和現(xiàn)代感。尤其是近些年，整車設(shè)計(jì)引入了智能座艙設(shè)計(jì)理論，為了應(yīng)對(duì)智能座艙豐富的人機(jī)界面，中控大屏和全液晶儀表顯示也逐漸成為一種車載標(biāo)配產(chǎn)品，其中SUV車型更是引領(lǐng)潮流的優(yōu)先使用了雙聯(lián)屏和曲面屏等新型產(chǎn)品，當(dāng)大屏顯示器給我們行車帶來便利的同時(shí)，其EMC性能也引來了眾多電子工程師的關(guān)注，如何能夠交付給車企合格滿意的產(chǎn)品也成為了大家共同努力的目標(biāo)，下面就以雙聯(lián)屏為例，和大家分享一些雙聯(lián)屏產(chǎn)品的EMC風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方案。

1 雙聯(lián)屏液晶顯示器的系統(tǒng)架構(gòu)特點(diǎn)

圖1是一種典型的雙聯(lián)屏顯示方案的系統(tǒng)架構(gòu)圖，從該圖中可以看到大屏顯示的畫面主要從車載主機(jī)中得到，該方案一方面可以降低屏幕的MCU配置，達(dá)到降本的目的，另一方面在多個(gè)車型上可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)共用，從而達(dá)到平臺(tái)開發(fā)的目的。

2 雙聯(lián)屏顯示器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

圖2是典型的雙聯(lián)屏產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架，液晶屏模組與PCB之間通過FPC相連，由于顯示屏輕薄的設(shè)計(jì)方案，在液晶模組和PCB之間往往無金屬部件遮擋，所以FPC上面的干擾信號(hào)極易從產(chǎn)品側(cè)面泄露。另外，大屏的液晶設(shè)計(jì)也會(huì)造成靜電電荷不能夠快速的泄放，從而容易出現(xiàn)靜電失效問題。

3 車載雙聯(lián)屏顯示器的EMC風(fēng)險(xiǎn)分析

EMC問題除了與電子設(shè)計(jì)有直接關(guān)系外，與產(chǎn)品的PCB設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有很密切的關(guān)系，基于雙聯(lián)屏產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，雙聯(lián)屏產(chǎn)品的EMC風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)估可以從下面幾個(gè)地方入手：

3.1 產(chǎn)品的背光電源

雙聯(lián)屏產(chǎn)品背光電源通常是采用DC-DC升壓電路，DC-DC升壓芯片的工作頻率一般為100kHz～2MHz，因此該電路中的dv/dt和di/dt變化比較大，很容易在芯片內(nèi)部的開關(guān)器件及芯片輸出端產(chǎn)生較大的過沖電壓和振鈴，由此帶來很強(qiáng)的EMI輻射。背光驅(qū)動(dòng)的升壓電路是產(chǎn)品1GHz以下的主要騷擾源，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)極易在雙錐天線和對(duì)數(shù)周期天線的EMC測(cè)試中出現(xiàn)失效。

3.2 產(chǎn)品的接地設(shè)計(jì)

對(duì)于現(xiàn)在的雙聯(lián)屏產(chǎn)品，輕薄化已經(jīng)成為一個(gè)趨勢(shì)，在保證產(chǎn)品美觀的同時(shí)如何提高產(chǎn)品的EMC性能，不光對(duì)電子設(shè)計(jì)提出了很高的要求，也對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。從圖2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖中可以看到在液晶模組與PCB之間需要絕緣支架對(duì)液晶模組進(jìn)行固定，液晶屏與PCB之間的電氣連接除了FPC排線外只有PCB的固定螺絲，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于以前的小屏顯示器是可以滿足要求的，超過10寸的大屏顯示器，如果沒有足夠的泄放路徑，在液晶屏耦合到干擾能量時(shí)極易出現(xiàn)亮線、白斑等異常現(xiàn)象，因此進(jìn)行大屏顯示器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，液晶模組與PCB之間除了必要的螺絲進(jìn)行電氣連接外，還要增加金屬彈片或?qū)щ娕菝薜刃狗怕窂?，這樣可以保證液晶屏在受到外界干擾后能夠?qū)⒏蓴_能量快速的通過多種途徑泄放到PCB上。當(dāng)干擾能量傳導(dǎo)到PCB上以后，如果沒有足夠的地平面來吸收無用的干擾信號(hào)，那么這些干擾信號(hào)很有可能影響PCB上的LVDS電路和背光電路，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)閃屏或黑屏現(xiàn)象，這時(shí)可以將產(chǎn)品的金屬支架作為一個(gè)大的地平面來對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行吸收，可以通過在PCB與金屬支架之間增加金屬彈片和導(dǎo)電泡棉的設(shè)計(jì)來增加地的面積，從而提高產(chǎn)品的干擾能力。

3.3 產(chǎn)品的LVDS模塊設(shè)計(jì)

產(chǎn)品的所有視頻信號(hào)和控制信號(hào)都是通過LVDS從主機(jī)傳給雙聯(lián)屏產(chǎn)品，LVDS信號(hào)的傳輸速率比較高，如果不對(duì)LVDS信號(hào)的電路設(shè)計(jì)和PCB進(jìn)行嚴(yán)格控制，很容易造成產(chǎn)品的EMI和EMS測(cè)試失效。LVDS信號(hào)的電壓擺幅只有350mV，適用于電流驅(qū)動(dòng)的差分信號(hào)工作方式，因此LVDS信號(hào)的PCB走線要嚴(yán)格遵守差分阻抗（100±10）歐姆的要求。另外為了防止過長的走線導(dǎo)致信號(hào)劣化，在進(jìn)行布局時(shí)要優(yōu)先將LVDS芯片盡量布置在LVDS端口附近，這樣可以保證LVDS的輸入線路最短，降低信號(hào)被干擾的概率。

3.4 液晶屏的靜電防護(hù)設(shè)計(jì)

大尺寸雙聯(lián)屏產(chǎn)品的靜電設(shè)計(jì)是EMC設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。由于大尺寸的液晶顯示屏驅(qū)動(dòng)芯片不是安裝在玻璃基片上，而是通過引線連接到FPC排線上的液晶驅(qū)動(dòng)芯片，過長的ITO玻璃電極導(dǎo)線很容易受到外界電場(chǎng)的直接干擾，當(dāng)整個(gè)產(chǎn)品的泄放路徑設(shè)計(jì)的不好時(shí)，靜電測(cè)試中液晶屏極易出現(xiàn)亮線、白斑等異?，F(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)該現(xiàn)象時(shí)，一方面要調(diào)整雙聯(lián)屏整體設(shè)計(jì)方案，使耦合在液晶模組上的靜電干擾能夠迅速的通過液晶模組與PCB之間的固定螺絲和導(dǎo)電泡棉傳導(dǎo)到PCB上，降低靜電對(duì)液晶模組的影響;另一方面，需要液晶屏供應(yīng)商改善液晶屏內(nèi)的回流路徑，防止靜電能量影響屏內(nèi)的芯片。在大尺寸雙聯(lián)屏產(chǎn)品進(jìn)行靜電測(cè)試時(shí)也會(huì)出現(xiàn)電容觸摸屏誤觸發(fā)現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)該現(xiàn)象時(shí)一方面可以通過調(diào)節(jié)觸摸屏觸摸敏感度的門限值來改善誤觸現(xiàn)象的發(fā)生，另一方面也可以適當(dāng)增加單位時(shí)間內(nèi)的檢測(cè)次數(shù)來實(shí)現(xiàn)軟件的防錯(cuò)設(shè)計(jì)，因?yàn)殪o電的誤差現(xiàn)象都是瞬態(tài)干擾，在適當(dāng)增加點(diǎn)觸位置的檢測(cè)次數(shù)后，可以降低誤觸現(xiàn)象發(fā)生的概率。在進(jìn)行軟件調(diào)節(jié)時(shí)，也要以基礎(chǔ)的功能需求為前提，因?yàn)樘岣呙舾卸鹊拈T限值雖然可以改善靜電誤觸現(xiàn)象的發(fā)生，但是會(huì)降低點(diǎn)觸的敏感度，尤其是低溫調(diào)節(jié)下會(huì)進(jìn)一步降低觸摸屏的反應(yīng)速度，所以在進(jìn)行軟件條件時(shí)需要與觸摸屏芯片供應(yīng)商共同確定一個(gè)合適的門限值。

4 結(jié)語

對(duì)于大屏顯示器的開發(fā)還處于發(fā)展階段，后續(xù)會(huì)有更大、清晰度更高、更符合內(nèi)飾美觀要求的曲面屏和異面屏的開發(fā)，我們要在其特有的電子和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行詳細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與分析，這樣才能縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的EMC一次通過率。

參考文獻(xiàn)：

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