電視產(chǎn)品ESD防護(hù)之接地系統(tǒng)設(shè)計

方慶

摘要

本文對電視產(chǎn)品ESD干擾機(jī)制進(jìn)行了分析以及對遇到的系統(tǒng)問題提出了解決方案。

【關(guān)鍵詞】ESD 干擾 端口 接地 泄放

1電視系統(tǒng)內(nèi)ESD防護(hù)能力主要因素與要求

任何電視產(chǎn)品均由若干模塊電路組成，在模塊運行過程中存在著ESD現(xiàn)象。液晶電視的ESD相關(guān)關(guān)鍵電路主要為高敏感電路，包括時鐘輸入腳，復(fù)位接口，各種信號IO接口，MCU的供電輸入腳、CORE供電輸入腳，TCON模塊，PANEL的SOURCE和GATE綁定區(qū)、COF和FANOUT線路區(qū)等。當(dāng)高敏感電路受到ESD干擾時，將出現(xiàn)各種聲像方面的異常，甚至導(dǎo)致電視硬件系統(tǒng)出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的物理損壞。

2電視系統(tǒng)接地設(shè)計（包括結(jié)構(gòu)和PCB）

2.1電視產(chǎn)品與外接信源設(shè)備接駁時的接地方式與可能的ESD泄放方式

—般的電視產(chǎn)品的電源線是采用兩芯供電模式，電源線纜沒有與大地相連；但是在實際使用中可能通過系統(tǒng)信號地與其他信源設(shè)備連接，而與大地連接在一起。

2.1.1有些電視采用是金屬作為外殼，沒有與大地相連，屬于2類外殼無接地設(shè)備

（1）當(dāng)電路和機(jī)殼不相連時，可能發(fā)生的二次放電的靜電電流路徑如下：

當(dāng)遠(yuǎn)端信源設(shè)備為接地設(shè)備時，可以通過信號線與遠(yuǎn)端地連接起來，并將電視的外殼和信號地連接在一起。ESD的泄放路徑可以從遠(yuǎn)端進(jìn)行泄放，如圖1所示。

對于無條件接地的設(shè)備，信號傳輸最好采用雙絞線傳輸，這樣可以有效地抑制ESD脈沖對信號的干擾，如圖2所示。

（2）當(dāng)電路和機(jī)殼相連時，可能發(fā)生的二次放電的靜電電流路徑如下：

當(dāng)遠(yuǎn)端信源設(shè)備為接地設(shè)備時，可以通過信號線端子地與遠(yuǎn)端地連接起來，并將電視的外殼和信號端口地連接在一起，同時切斷原來的電路域外殼的連接回路。ESD的泄放路徑可以從遠(yuǎn)端進(jìn)行泄放，如圖3所示。

對于無條件接地的設(shè)備，信號傳輸最好采用雙絞線傳輸，這樣可以有效地抑制ESD脈沖對信號的干擾，如圖4所示。

2.1.2—般電視采用是絕緣的塑料外殼，沒有與大地相連，屬于外殼無接地3類設(shè)備

當(dāng)遠(yuǎn)端信源設(shè)備為接地設(shè)備時，可以通過信號線端子地與遠(yuǎn)端地連接起來。ESD的泄放路徑可以從遠(yuǎn)端進(jìn)行泄放，如圖5所示。

對于無條件接地的設(shè)備，信號傳輸最好采用雙絞線傳輸，雙絞線最好帶屏蔽層，并且兩端套磁環(huán)。這樣可以有效地抑制ESD脈沖對信號的干擾，如圖6所示。

2.2電視產(chǎn)品的內(nèi)部模塊之間的接地連接及可能的ESD泄放路徑

目前大多數(shù)電視產(chǎn)品的接地拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點是：ESD能量容易進(jìn)入系統(tǒng)板的混合地，干擾系統(tǒng)正常時序；電源前端的EFT干擾信號也容易通過Y電容進(jìn)入地平面，再竄入系統(tǒng)板干擾系統(tǒng)正常時序。所以，機(jī)芯模塊的混合地應(yīng)當(dāng)通過零電阻與定位螺絲孔相連，螺絲孔通過螺釘金屬參考地背板相連；信號輸入端子地與金屬參考地直接相連，并通過零電阻與機(jī)芯模塊的混合地相連。如圖7為改進(jìn)后的接地系統(tǒng)的ESD能量的可能路徑示意圖。

2.3電視產(chǎn)品的機(jī)芯主板的接地連接及可能的ESD泄放路徑

電視產(chǎn)品的機(jī)芯平臺己經(jīng)實現(xiàn)高度集成化設(shè)計，是一個模擬信號和數(shù)字信號的混合處理平臺，又是一個音視頻DSP和高階ARM控制的集成的智能化集成平臺。電路PCB的接地設(shè)計直接關(guān)系到信號完整性和電源完整性，是電路設(shè)計中的重要一環(huán)。

機(jī)芯板的地設(shè)計為：信號地和端子地。信號地是主板上的混合信號地，端子地就是輸入輸出端子的專門的地網(wǎng)絡(luò)；端子地直接和金屬參考地背板連接；信號地通過0電阻或電容與端子地連接。端子地為接口電路設(shè)置一個“干凈地”，用來進(jìn)行接口電路的濾波和接口連接器外殼接地。

端子地的設(shè)計要點：

（1）端子地接金屬參考地，使其成為“干凈地”，用來進(jìn)行濾波電路和防護(hù)電路的接地；

（2）電源濾波器的地接端子地；電源模塊輸出的電源地單點接機(jī)芯板的信號地；

（3）各接口濾波電路靠近端子地放置，濾波電容接端子地；

（4）接口電纜的屏蔽層接端子地；

（5）端子地通過金屬化螺釘以及螺釘所在的位置的阻焊亮銅帶和結(jié)構(gòu)件良好搭接。

機(jī)芯模塊上包括數(shù)字電路地、模擬電路地和混合信號處理電路（D/A，A/D）地，各種電路由各自的路徑。因此盡量保持各自的回路的最小化，避免成為干擾源和被干擾源。一般情況下，模擬地盡量單點接地，數(shù)字電多點接地。低頻采用走線會平面接地，高頻可以采用電容接地。

參考文獻(xiàn)

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