CN106356021A - 降低led显示屏电磁干扰的方法和led显示控制卡 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种降低LED显示屏电磁干扰的方法以及一种LED显示控制卡。所述方法包括步骤：(a)接收外部输入的非展频时钟和展频时钟；(b)在所述非展频时钟的驱动下对图像数据进行处理以得到显示数据；以及(c)在所述展频时钟的驱动下将所述显示数据输出至目标LED显示屏。本发明从干扰的信号源头出发，利用展频器件调整LED显示控制卡上的可编程逻辑器件中的显示功能模块的输入时钟来改变其输出信号的频率，进而影响到LED显示屏的显示单元例如LED箱体的输入信号，因此可以达到减少LED显示屏EMI的功能，使得LED显示屏达到EMC要求。

Description

降低LED显示屏电磁干扰的方法和LED显示控制卡

技术领域

本发明涉及显示控制技术领域，特别涉及一种降低LED显示屏电磁干扰的方法以及一种LED显示控制卡。

背景技术

电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)是指设备在其电磁环境中符合要求运行并不对所在环境中的其他设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)不能超过一定的限值，另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性(ElectromagneticSusceptibility,EMS)。

噪声信号有两种主要的形式，也即周期性信号和非周期信号。周期性信号每个取样段的频谱是一样的，所以其频谱呈离散型，但是强度大，通常称为窄带噪声；而非周期信号每个取样段的频谱不一样，其频谱很宽，但是强度较弱，通常称为宽带噪声。在LED显示屏系统中，LED驱动电路中存在周期性的较高的电压变化率(dv/dt)，电路中存在的寄生电感和电容使得LED驱动电路的电磁干扰噪声较难消除。一般在EMI测试结果中可以发现，LED驱动电路在开/关时刻通常容易超过EMI限值，而在其它频率点上却往往具有较大的裕量。作为工作在开/关状态的能量转换装置，LED驱动电路的电压变化率很高，产生的干扰强度较大；干扰源主要集中在LED开/关期间。由于LED驱动电路的工作频率比较高(从几十千赫到数兆赫兹)，所以其主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰；此外，LED显示屏中存在许多的连接线，这些连接线的排布具有更大的随意性，这也增加了干扰。因此，人们针对LED驱动电路中EMI的特点采取了抑制电磁干扰的几种传统的措施，例如屏蔽、接地和滤波。

现有的抑制措施大多从消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射、切断电磁干扰的传播途径出发，这确是抑制干扰的行之有效的办法，但是这几种方法都需要增加较大的成本，且滤波方式所需增加的滤波元件也会对传输的信号质量造成影响。

发明内容

因此，针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提出一种降低LED显示屏电磁干扰的方法以及一种LED显示控制卡。

具体地，本发明实施例提供的一种降低LED显示屏电磁干扰的方法，包括步骤：(a)接收外部输入的非展频时钟和展频时钟；(b)在所述非展频时钟的驱动下对图像数据进行处理以得到显示数据；以及(c)在所述展频时钟的驱动下将所述显示数据输出至目标LED显示屏。

在本发明的一个实施例中，上述降低LED显示屏电磁干扰的方法还包括步骤：根据所述非展频时钟产生所述展频时钟。

在本发明的一个实施例中，上述步骤(b)包括：对所述非展频时钟进行倍频以得到倍频后的非展频时钟；以及在所述倍频后的非展频时钟的驱动下对所述图像数据进行处理以得到所述显示数据。

在本发明的一个实施例中，上述步骤(c)包括：(c1)对所述展频时钟进行倍频以得到倍频后的展频时钟；以及(c2)在所述倍频后的展频时钟的驱动下产生包含所述显示数据的显示用输出信号至所述目标LED显示装置。

在本发明的一个实施例中，上述步骤(c2)包括：对所述倍频后的展频时钟进行分频以得到低频率的展频时钟；以及在所述倍频后的非展频时钟的驱动下将所述显示数据进行缓存后，在所述低频率的展频时钟的驱动下输出缓存的显示数据至所述目标LED显示屏。

此外，本发明实施例提供的一种LED显示控制卡，包括时钟模块、展频器件以及可编程逻辑器件。所述时钟模块和所述展频器件作为所述可编程逻辑器件的外围器件，所述时钟模块用于产生非展频时钟，所述展频器件用于根据所述非展频时钟产生展频时钟，所述可编程逻辑器件用于接收所述非展频时钟和所述展频时钟以及用于在所述非展频时钟的驱动下对图像数据进行处理以得到显示数据并在所述展频时钟的驱动下将所述显示数据输出至目标LED显示屏。

在本发明的一个实施例中，上述可编程逻辑器件包括：第一锁相环、第二锁相环、系统功能电路以及显示功能电路。其中，第一锁相环用于对所述非展频时钟进行倍频以得到倍频后的非展频时钟，第二锁相环用于对所述展频时钟进行倍频以得到倍频后的展频时钟，系统功能电路用于在所述倍频后的非展频时钟的驱动下对所述图像数据进行处理以得到所述显示数据，以及显示功能电路用于在所述倍频后的展频时钟的驱动下产生包含所述显示数据的显示用输出信号至所述目标LED显示屏。

在本发明的一个实施例中，上述显示用输出信号包括由所述显示功能模块对所述倍频后的展频时钟进行分频后得到的低频率的展频时钟。

在本发明的一个实施例中，上述目标LED显示屏包括PWM驱动芯片，相应地所述低频率的展频时钟作为所述PWM驱动芯片的串行数据输入时钟和数据输出使能时钟。

在本发明的一个实施例中，上述显示功能模块包括异步处理子模块，所述异步处理子模块用于在所述倍频后的非展频时钟的驱动下缓存所述显示数据并在所述低频率的展频时钟的驱动下输出缓存的显示数据至所述目标LED显示屏。

由上可知，本发明实施例从干扰的信号源头出发，利用展频器件调整LED显示控制卡上的可编程逻辑器件中的显示功能模块的输入时钟来改变其输出信号的频率，进而影响到目标LED显示屏的显示单元例如LED箱体的输入信号，因此可以达到减少LED显示屏EMI的功能，使得LED显示屏达到EMC要求。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为本发明实施例的一种显示控制卡的结构示意图。

图2为本发明实施例的一种降低LED显示屏电磁干扰的方法的过程示意图。

图3为本发明实施例的显示功能模块中的异步处理子模块的工作原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在LED显示屏系统中，LED显示屏屏幕显示的信号源直接来源于控制系统，本发明实施例从干扰源的信号源头出发，通过使控制系统的输出信号抖动来降低LED显示屏系统的EMI，使EMC满足要求。与传统的抑制电磁干扰的措施如减少漏感和分布电容、或者增加一些滤波器件相比，本发明实施例采用的频率抖动不是从减少分布参数这种极难的工艺角度解决电磁兼容问题，也不是采用滤波这样的使干扰旁路的方式，而是从EMI测试仪器的原理出发，将周期性信号的谱线扩宽，利用测量方法中接收带宽的限制条件，实现频谱搬移，使集中的频谱能量分散化，从而获得比较小的测量值，满足EMC要求。

具体地，请参见图1，本发明实施例提供的一种可用于降低LED显示屏电磁干扰的LED显示控制卡10，其例如为LED显示屏控制系统中的扫描卡或称接收卡，可配置于LED显示屏的显示单元例如LED箱体中以用于带载一个或多个LED灯板。如图1所示，LED显示控制卡10包括：时钟模块11、展频器件13以及可编程逻辑器件15，并且时钟模块11和展频器件13作为可编程逻辑器件15的外围器件。其中，可编程逻辑器件15进一步包括两个锁相环151,153、显示功能模块155和系统功能模块157。

其中，时钟模块11用于产生非展频时钟(或称固定频率时钟)。展频器件13用于在时钟模块11产生的非展频时钟的基础上输出频率随时间改变的时钟，也即输出展频时钟(spread spectrum clock)，展频时钟通常也称为抖动时钟(clock-dithering)。本实施例中，展频时钟的频率例如在非展频时钟的频率上下各1.25％的范围内变化，但本发明并不以此为限，展频时钟的频率的变化范围可视实际需要而定；此外，展频器件13例如是TI公司的型号为CDCS503的展频时钟生成器。可编程逻辑器件15接收时钟模块11产生的非展频时钟以及展频器件13输出的展频时钟。

承上述，锁相环151用于对由时钟模块11产生并输入至可编程逻辑器件15的非展频时钟进行倍频，以得到高频率的非展频时钟并提供给系统功能模块157使用。锁相环153用于对展频器件13输出至可编程逻辑器件15的展频时钟进行倍频，以得到高频率的展频时钟并提供给显示功能模块155使用。显示功能模块155用于将灰度数据(显示数据)按照LED显示驱动芯片的要求输出至LED显示屏屏体上的LED显示驱动芯片例如PWM驱动芯片。系统功能模块157用于对数据进行处理，其例如包括图像数据接收及存储、Gamma变换、灰度抽取等功能模块。

以PWM驱动芯片为例，显示功能模块155在展频器件13输出的展频时钟倍频后的时钟驱动下将显示用信号输出给目标LED显示屏，由于显示功能模块155的输入时钟频率在改变，所以其控制输出的数据时钟DCLK(作为PWM驱动芯片的串行数据输入时钟)以及灰度时钟GCLK(作为PWM驱动芯片的数据输出使能时钟)等与显示相关并影响到EMC效果的信号的频率也跟着改变，从而使得输出的EMI干扰通过频率展宽来降低峰值。

请参见图2，以最常见的12.5M频率的时钟作为举例对本发明实施例提供的一种降低LED显示屏电磁干扰的方法进行说明：对于LED显示控制卡10，系统功能模块157主要完成前端控制器例如发送卡输出的数据的接收、处理，时钟模块11产生25M的时钟源经过锁相环151后倍频到高频率的125M非展频时钟，这125M的非展频时钟输出给系统功能模块157供使用；另一方面，25M的时钟源经过展频器件13后得到25M上下波动的展频时钟，这25M上下波动的展频时钟经过锁相环153后倍频到高频率的125M上下波动的展频时钟输出给显示功能模块155供使用。之后，显示功能模块155还会对125M上下波动的展频时钟进行分频，例如进行十分频后得到低频率的12.5M上下波动的展频时钟，这12.5M上下波动的展频时钟可以作为PWM驱动芯片的串行数据输入时钟DCLK和数据输出使能时钟GCLK以用于将显示数据输出至目标LED显示屏。

此外，由于显示功能模块155的驱动时钟在不停的改变(例如前述的125M上下波动的展频时钟)，与系统功能模块157的驱动时钟(例如前述的125M非展频时钟)不一样，因此优选为进行异步处理，例如图3所示。

具体地，请一并参见图1和图3，显示功能模块155设置有异步处理子模块1551。此处的异步处理子模块1551例如包含作为输出缓存的RAM，其利用系统功能模块157的前述倍频后的非展频时钟(例如125M非展频时钟)将显示数据缓存至RAM中，并在由前述倍频后的展频时钟(例如125M上下波动的展频时钟)进行分频后得到的低频率的展频时钟(例如12.5M上下波动的展频时钟)的驱动下将缓存的显示数据输出至目标LED显示屏。

综上所述，本发明实施例从干扰的信号源头出发，利用展频器件调整LED显示控制卡上的可编程逻辑器件中的显示功能模块的输入时钟来改变其输出信号的频率，进而影响到目标LED显示屏的显示单元例如LED箱体的输入信号，因此可以达到减少LED显示屏EMI的功能，使得LED显示屏达到EMC要求。

至此，本文中应用了具体个例对本发明的降低LED显示屏电磁干扰的方法和LED显示控制卡的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种降低LED显示屏电磁干扰的方法，其特征在于，包括步骤：

(a)接收外部输入的非展频时钟和展频时钟；

(b)在所述非展频时钟的驱动下对图像数据进行处理以得到显示数据；以及

(c)在所述展频时钟的驱动下将所述显示数据输出至目标LED显示屏。

2.如权利要求1所述的降低LED显示屏电磁干扰的方法，其特征在于，还包括步骤：根据所述非展频时钟产生所述展频时钟。

3.如权利要求1所述的降低LED显示屏电磁干扰的方法，其特征在于，步骤(b)包括：

对所述非展频时钟进行倍频以得到倍频后的非展频时钟；以及

在所述倍频后的非展频时钟的驱动下对所述图像数据进行处理以得到所述显示数据。

4.如权利要求3所述的降低LED显示屏电磁干扰的方法，其特征在于，步骤(c)包括：

(c1)对所述展频时钟进行倍频以得到倍频后的展频时钟；以及

(c2)在所述倍频后的展频时钟的驱动下产生包含所述显示数据的显示用输出信号至所述目标LED显示装置。

5.如权利要求4所述的降低LED显示屏电磁干扰的方法，其特征在于，步骤(c2)包括：

对所述倍频后的展频时钟进行分频以得到低频率的展频时钟；以及

在所述倍频后的非展频时钟的驱动下将所述显示数据进行缓存后，在所述低频率的展频时钟的驱动下输出缓存的显示数据至所述目标LED显示屏。

6.一种LED显示控制卡，包括时钟模块和可编程逻辑器件；其特征在于，所述LED显示控制卡还包括展频器件，所述时钟模块和所述展频器件作为所述可编程逻辑器件的外围器件，所述时钟模块用于产生非展频时钟，所述展频器件用于根据所述非展频时钟产生展频时钟，所述可编程逻辑器件用于接收所述非展频时钟和所述展频时钟以及用于在所述非展频时钟的驱动下对图像数据进行处理以得到显示数据并在所述展频时钟的驱动下将所述显示数据输出至目标LED显示屏。

7.如权利要求6所述的LED显示控制卡，其特征在于，所述可编程逻辑器件包括：

第一锁相环，用于对所述非展频时钟进行倍频以得到倍频后的非展频时钟；

第二锁相环，用于对所述展频时钟进行倍频以得到倍频后的展频时钟；

系统功能电路，用于在所述倍频后的非展频时钟的驱动下对所述图像数据进行处理以得到所述显示数据；以及

显示功能电路，用于在所述倍频后的展频时钟的驱动下产生包含所述显示数据的显示用输出信号至所述目标LED显示屏。

8.如权利要求6所述的LED显示控制卡，其特征在于，所述显示用输出信号包括由所述显示功能模块对所述倍频后的展频时钟进行分频后得到的低频率的展频时钟。

9.如权利要求8所述的LED显示控制卡，其特征在于，所述目标LED显示屏包括PWM驱动芯片，相应地所述低频率的展频时钟作为所述PWM驱动芯片的串行数据输入时钟和数据输出使能时钟。

10.如权利要求8所述的LED显示控制卡，其特征在于，所述显示功能模块包括异步处理子模块，所述异步处理子模块用于在所述倍频后的非展频时钟的驱动下缓存所述显示数据并在所述低频率的展频时钟的驱动下输出缓存的显示数据至所述目标LED显示屏。