电视产品ESD防护之接地系统设计

方庆

摘要

本文对电视产品ESD干扰机制进行了分析以及对遇到的系统问题提出了解决方案。

【关键词】ESD 干扰 端口 接地 泄放

1电视系统内ESD防护能力主要因素与要求

任何电视产品均由若干模块电路组成，在模块运行过程中存在着ESD现象。液晶电视的ESD相关关键电路主要为高敏感电路，包括时钟输入脚，复位接口，各种信号IO接口，MCU的供电输入脚、CORE供电输入脚，TCON模块，PANEL的SOURCE和GATE绑定区、COF和FANOUT线路区等。当高敏感电路受到ESD干扰时，将出现各种声像方面的异常，甚至导致电视硬件系统出现不可逆转的物理损坏。

2电视系统接地设计（包括结构和PCB）

2.1电视产品与外接信源设备接驳时的接地方式与可能的ESD泄放方式

—般的电视产品的电源线是采用两芯供电模式，电源线缆没有与大地相连；但是在实际使用中可能通过系统信号地与其他信源设备连接，而与大地连接在一起。

2.1.1有些电视采用是金属作为外壳，没有与大地相连，属于2类外壳无接地设备

（1）当电路和机壳不相连时，可能发生的二次放电的静电电流路径如下：

当远端信源设备为接地设备时，可以通过信号线与远端地连接起来，并将电视的外壳和信号地连接在一起。ESD的泄放路径可以从远端进行泄放，如图1所示。

对于无条件接地的设备，信号传输最好采用双绞线传输，这样可以有效地抑制ESD脉冲对信号的干扰，如图2所示。

（2）当电路和机壳相连时，可能发生的二次放电的静电电流路径如下：

当远端信源设备为接地设备时，可以通过信号线端子地与远端地连接起来，并将电视的外壳和信号端口地连接在一起，同时切断原来的电路域外壳的连接回路。ESD的泄放路径可以从远端进行泄放，如图3所示。

对于無条件接地的设备，信号传输最好采用双绞线传输，这样可以有效地抑制ESD脉冲对信号的干扰，如图4所示。

2.1.2—般电视采用是绝缘的塑料外壳，没有与大地相连，属于外壳无接地3类设备

当远端信源设备为接地设备时，可以通过信号线端子地与远端地连接起来。ESD的泄放路径可以从远端进行泄放，如图5所示。

对于无条件接地的设备，信号传输最好采用双绞线传输，双绞线最好带屏蔽层，并且两端套磁环。这样可以有效地抑制ESD脉冲对信号的干扰，如图6所示。

2.2电视产品的内部模块之间的接地连接及可能的ESD泄放路径

目前大多数电视产品的接地拓扑结构的缺点是：ESD能量容易进入系统板的混合地，干扰系统正常时序；电源前端的EFT干扰信号也容易通过Y电容进入地平面，再窜入系统板干扰系统正常时序。所以，机芯模块的混合地应当通过零电阻与定位螺丝孔相连，螺丝孔通过螺钉金属参考地背板相连；信号输入端子地与金属参考地直接相连，并通过零电阻与机芯模块的混合地相连。如图7为改进后的接地系统的ESD能量的可能路径示意图。

2.3电视产品的机芯主板的接地连接及可能的ESD泄放路径

电视产品的机芯平台己经实现高度集成化设计，是一个模拟信号和数字信号的混合处理平台，又是一个音视频DSP和高阶ARM控制的集成的智能化集成平台。电路PCB的接地设计直接关系到信号完整性和电源完整性，是电路设计中的重要一环。

机芯板的地设计为：信号地和端子地。信号地是主板上的混合信号地，端子地就是输入输出端子的专门的地网络；端子地直接和金属参考地背板连接；信号地通过0电阻或电容与端子地连接。端子地为接口电路设置一个“干净地”，用来进行接口电路的滤波和接口连接器外壳接地。

端子地的设计要点：

（1）端子地接金属参考地，使其成为“干净地”，用来进行滤波电路和防护电路的接地；

（2）电源滤波器的地接端子地；电源模块输出的电源地单点接机芯板的信号地；

（3）各接口滤波电路靠近端子地放置，滤波电容接端子地；

（4）接口电缆的屏蔽层接端子地；

（5）端子地通过金属化螺钉以及螺钉所在的位置的阻焊亮铜带和结构件良好搭接。

机芯模块上包括数字电路地、模拟电路地和混合信号处理电路（D/A，A/D）地，各种电路由各自的路径。因此尽量保持各自的回路的最小化，避免成为干扰源和被干扰源。一般情况下，模拟地尽量单点接地，数字电多点接地。低频采用走线会平面接地，高频可以采用电容接地。

参考文献

[1]电路原理[M].机械工业出版社出版，2012.

[2]电视原理与现代电视系统[D].广西师范学院，2015.

[3]ANSI/ESD S20.20：2007.

[4]电子产品防静电放电控制手册 GJB/Z105-98.

[5]中国标准 GJB3007，2009.endprint