CN206202197U - 一种液晶仪表的静电泄放装置、液晶仪表系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于汽车电子领域，提供了一种液晶仪表的静电泄放装置、液晶仪表系统及汽车，该装置包括内部滤波电路，以及一个或多个连接件；每一连接件均连接于液晶仪表的液晶模组的金属外壳与液晶仪表的PCB的地之间，连接件为短粗结构的良性导体；内部滤波电路的电源输入端和接地输入端分别与外部电源和外部地连接，内部滤波电路的电源输出端和接地输出端分别与PCB的电源和地连接。本实用新型在系统地与系统外部地连接点设置一个或多个小面积、低阻抗、无干扰的连接路径，从而可以实现静电的大量瞬时泄放，并且在外部电源、地和信号流入系统之前先经过内部滤波模块做滤波和防浪涌冲击处理，解决了传导、辐射和射频电流注入抗干扰等问题。

Description

一种液晶仪表的静电泄放装置、液晶仪表系统及汽车

技术领域

本实用新型属于汽车电子领域，尤其涉及一种液晶仪表的静电泄放装置、液晶仪表系统及汽车。

背景技术

随着汽车智能化的提高，车内的电磁环境越来越复杂，从而对汽车电子的电磁兼容性能提出了更高的要求。特别是类似于汽车仪表的浮地电子系统，旧式汽车仪表一般采用的都是塑料外壳，与整车地没有就近直接电气相连，仪表对于整车来说可以认为是一个浮地系统。当浮地系统附近有高电压时，通过电场耦合，系统会静电感应出电压，对人身和系统都不安全。特别是近年来出现的具有大尺寸的液晶仪表的汽车，其液晶模组带有金属外壳，更容易静电感应出电压。并且由于仪表电子系统尺寸较大，对整车地有较大的分布电容，特别是带有大尺寸液晶的仪表系统，对地分布电容更是不容忽视。高频干扰信号通过分布电容耦合到仪表系统之中，此分布电容会让仪表系统与整车地形成一个不期望的回路，从而更容易引入或引出干扰信号，静电电流流过系统易受干扰的区域，从而造成系统工作失常。由于仪表系统的地与整车地没有直接就近连接，而是通过线束在远端连接。系统不受整车地电性能的影响，因此系统更易受寄生电容的影响而使系统内部地电位变动，从而影响系统正常工作。

目前针对汽车仪表的防浪涌和防静电处理，一般是使用屏蔽环屏蔽PCB四周，参见图1，其中屏蔽环11屏蔽PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)16，屏蔽环11与汽车仪表接地端13通过一个磁珠或者单排针17相连接，并通过一根导线连接外部端口和汽车仪表接地端，使屏蔽环上积累的电荷通过接地磁珠或者排针释放，达到屏蔽、释放静电的目的。

然而这种方法只适用于屏和PCB一体装配结构的系统，对于全液晶仪表屏和PCB分开装配结构的系统并不适用。并且该方法只提供了单一的静电泄放路径，只能解决少量静电问题，当静电频率较高时，在寄生参数的影响下，电流就不会都按照指定的路径流动，因此无法解决大量静电排放的问题以及其他电磁兼容问题。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种液晶仪表的静电泄放装置，旨在解决目前无法对分开装配的全液晶仪表屏和PCB结构的系统进行高效的静电排放的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种液晶仪表的静电泄放装置，所述装置包括内部滤波电路，以及一个或多个连接件；

每一所述连接件均连接于液晶仪表的液晶模组的金属外壳与液晶仪表的PCB的地之间，所述连接件为短粗结构的良性导体；

所述内部滤波电路的电源输入端和接地输入端分别与外部电源和外部地连接，所述内部滤波电路的电源输出端和接地输出端分别与所述PCB的电源和地连接。

进一步地，所述连接件为螺钉或金属弹片。

更进一步地，所述内部滤波电路包括：

电阻R_a1和第一储能单元；

所述第一储能单元的一端同时为所述内部滤波电路的电源输入端和电源输出端，所述第一储能单元的另一端同时为所述内部滤波电路的接地输入端和接地输出端，所述电阻R_a1与所述第一储能单元并联。

更进一步地，所述内部滤波电路还包括：

共模电感L_CM1、二极管D_a1和第二储能单元；

所述共模电感L_CM1一端的两个脚分别与所述内部滤波电路的电源输入端和接地输入端连接，所述共模电感L_CM1另一端的一个脚与所述二极管D_a1的阳极连接，所述二极管D_a1的阴极为所述内部滤波电路的电源输出端，所述共模电感L_CM1另一端的另一个脚为所述内部滤波电路的接地输出端，所述第二储能单元的两端分别与所述内部滤波电路的电源输出端和接地输出端连接。

更进一步地，所述装置还包括一外部滤波电路，所述外部滤波电路的输入端与外部信号端连接，所述外部滤波电路的输出端与所述PCB的信号端连接，所述外部滤波电路包括：

电容C1、电容C2、电容C3和磁珠F1；

所述电容C1的一端为所述外部滤波电路的输入端，所述电容C1的另一端连接外部地，所述电容C2与所述电容C1并联，所述磁珠F1的一端与所述电容C1的一端连接，所述磁珠F1的另一端为所述外部滤波电路的输出端通过所述电容C3与所述PCB的地连接。

本实用新型的另一目的在于，提供一种液晶仪表系统，包括液晶模组和PCB，所述液晶模组通过两连接器和两连接器之间的排线与所述PCB连接，所述系统还包括上述的液晶仪表的静电泄放装置，所述内部滤波电路位于所述PCB上。

进一步地，所述排线长度小于10cm，所述排线外表面具有屏蔽层，所述屏蔽层与所述两连接器连接形成驱动信号的最短回流路径。

更进一步地，所述连接器为高速连接器。

更进一步地，所述装置还包括一屏蔽罩，所述屏蔽罩扣置于所述PCB的高频器件外，实现360度屏蔽，所述屏蔽罩与PCB的缝隙小于高频器件产生高频信号波长的二十分之一。

本实用新型的另一目的在于，提供包括上述液晶仪表系统的汽车。

本实用新型实施例在系统地与系统外部地连接点设置一个或多个小面积、低阻抗、无干扰的连接路径，从而可以实现静电的大量瞬时泄放，并且在外部电源、地和信号流入系统之前先经过内部滤波模块做滤波和防浪涌冲击处理，解决了传导、辐射和射频电流注入抗干扰等问题。

附图说明

图1为现有针对汽车仪表的防浪涌和防静电的装置的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的液晶仪表系统的剖面结构图；

图3为本实用新型实施例提供的内部滤波电路的结构图；

图4为本实用新型实施例提供的内部滤波电路的示例电路图；

图5为本实用新型实施例提供的外滤波电路的示例电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型实施例在系统地与系统外部地连接点设置一个或多个小面积、低阻抗、无干扰的连接路径，从而可以实现静电的大量瞬时泄放，并且在外部电源、地和信号流入系统之前先经过内部滤波模块做滤波和防浪涌冲击处理，解决了传导、辐射和射频电流注入抗干扰等问题。

本实用新型提供了一种液晶仪表的静电泄放装置，该装置适用于液晶仪表，特别是大尺寸的全液晶仪表，结合图2和图3，该液晶仪表的静电泄放装置100包括内部滤波电路，以及一个或多个连接件200，每一连接件200均连接于液晶仪表的液晶模组2的金属外壳与液晶仪表的PCB1的地之间，该连接件200为短粗结构的良性导体；内部滤波电路的电源输入端和接地输入端分别与外部电源VIN和外部地GND连接，内部滤波电路的电源输出端和接地输出端分别与PCB的电源Vcc和地PCB_GND连接。

优选地，连接件为螺钉或金属弹片。

作为本实用新型一实施例，结合图3，内部滤波电路包括：

电阻R_a1和第一储能单元101；

第一储能单元101的一端同时为内部滤波电路的电源输入端和电源输出端，第一储能单元101的另一端同时为内部滤波电路的接地输入端和接地输出端，电阻R_a1与第一储能单元101并联。

优选地，结合图4，第一储能单元101包括：

电容C_a1的一端为第一储能单元101的一端，电容C_a1的另一端与电容C_a2的一端连接，电容C_a2的另一端为第一储能单元101的另一端，电容C_a3的一端为第一储能单元101的一端，电容C_a3的另一端与电容C_a4的一端连接，电容C_a4的另一端为第一储能单元101的另一端。

作为本实用新型一优选实施例，结合图4，该内部滤波电路还包括：

共模电感L_CM1、二极管D_a1和第二储能单元102；

共模电感L_CM1一端的两个脚分别与内部滤波电路的电源输入端和接地输入端连接，共模电感L_CM1另一端的一个脚与二极管D_a1的阳极连接，二极管D_a1的阴极为内部滤波电路的电源输出端，共模电感L_CM1另一端的另一个脚为内部滤波电路的接地输出端，第二储能单元102的两端分别与内部滤波电路的电源输出端和接地输出端连接。

优选地，第二储能单元102包括：

电容C_a5、电容C_a6和C_a109；

电容C_a5、电容C_a6和C_a109并联，其并联后的两公共端分别为第二储能单元102两端。

作为本实用新型一优选实施例，结合图5，液晶仪表的静电泄放装置还可以包括一外部滤波电路，该外部滤波电路的输入端与外部信号端连接，外部滤波电路的输出端与PCB的信号端IN连接，外部滤波电路包括：

电容C1、电容C2、电容C3和磁珠F1；

电容C1的一端为外部滤波电路的输入端，电容C1的另一端连接外部地GND，电容C2与电容C1并联，磁珠F1的一端与电容C1的一端连接，磁珠F1的另一端为外部滤波电路的输出端通过电容C3与PCB的地PCB_GND连接。

本实用新型实施例在系统地与系统外部地连接点设置一个或多个小面积、低阻抗、无干扰的连接路径，从而可以实现静电的大量瞬时泄放，并且在外部电源、地和信号流入系统之前先经过内部滤波模块做滤波和防浪涌冲击处理，解决了传导、辐射和射频电流注入抗干扰等问题。

图2示出了本实用新型实施例提供的液晶仪表系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

作为本实用新型一实施例，该液晶仪表系统包括上述实施例中的液晶仪表的静电泄放装置，该液晶仪表系统还包括液晶模组2和PCB1，液晶模组2通过两连接器5和两连接器5之间的排线6与PCB1连接，其中内部滤波电路和外部电路均位于PCB上。

在本实用新型实施例中，由于驱动大尺寸全液晶仪表使用的时钟频率一般较高，因此排线6应尽量短，优选使用长度小于10cm的排线，并且排线6外表面具有屏蔽层，该屏蔽层与两连接器5连接形成驱动信号的最短回流路径。另外，由于高频信号走线短导致的电磁兼容问题，需要通过设置小面积、低阻抗的回流路径解决，以及排线6还应满足高频信号的单端、差分阻抗要求。

优选地，该连接器为高速连接器，在高速模式下其寄生参数较小，从而减轻了对高频信号的影响，不容易引起电磁兼容问题，此处的高频信号指的是频率在30MHz以上的信号。

作为本实用新型一优选实施例，该液晶仪表系统还可以包括一屏蔽罩7，优选为金属屏蔽罩，该屏蔽罩7扣置于PCB1的高频器件外，实现360度屏蔽，屏蔽罩7与PCB的缝隙小于高频器件产生高频信号波长的二十分之一，从而可以从源头上改善系统的电磁兼容性能。

在本实用新型实施例中，该仪表液晶模组2的金属外壳通过固定螺钉4与PCB1的地相连，液晶模组2金属外壳通过金属弹片3与PCB1地相连，具体使用数量和放置位置依各个系统的具体情况而定，由于螺钉和弹片都是短而粗的良导体，因此可以将引导液晶模组上感应到的大量静电流或干扰电流，快速地通过螺钉4和金属弹片3对应的指定路径回流到与外部连接的地。并且这些指定路径在高、低频情况下都是低阻抗的，没有易受干扰影响的模块，从而保证进入PCB的高、低频有害电流，可以从这个低阻抗的路径回流到地，从而不对系统造成影响。

因此本实用新型实施例通过内部滤波电路滤波、防浪涌冲击，从而不需要使用价格较高的TVS管或保险器件就可以较好的防浪涌冲击。其电容参数的选择，可以根据实际情况匹配设置。

由于液晶仪表系统尺寸较大，对整车地有较大的分布电容，特别是带有大尺寸液晶的仪表系统，对地分布电容更是不容忽视。高频干扰信号通过分布电容耦合到仪表系统之中，使该系统的地电位变动，而影响系统正常工作。此分布电容会让仪表系统与整车地形成一个不期望的回路，从而更容易引入或引出干扰信号。

内部滤波电路中的共模电感L_CM1一端的两个脚分别接外部电源和地，另一端的两个脚分别接仪表内部PCB电源和地，可以减弱由仪表对整车地分布电容引起的不期望的回路引入或引出的共模干扰，而会造成大的电磁兼容影响的也多是共模干扰。共模电感L_CM1和电容C_a109、电容C_a5、电容C_a6的组合对差模信号有抑制效果，电容C_a109、电容C_a5、电容C_a6的容值的选择，应是有大有小的组合搭配，并不限于仅使用三个电容，可以是更多电容的搭配。二极管D_a1起到防止电源反接的作用，通过二极管D_a1的过流能力，满足正向压降和反向耐压的使用要求。

在外部滤波电路中，外部信号经过C1电容、电容C2和磁珠F1的组合滤波后进入PCB，确保信号线上的信号无干扰信号。并且容易产生干扰位置的频点对C1电容、电容C2选型，并设置参数。电容C3可以放置在靠近使用或处理该信号的模块，作为旁路滤波用，从而使得所有进出系统的信号都是滤波可控的，有助于后期的调试。

根据辐射公式可知，辐射强度是和回路面积成正比的，就是说回流需要走的路径越长，形成的环路面积越大，它对外辐射的干扰也越大。因此，本实用新型实施例在系统易受静电区域(地)与系统外部地连接点设置一个或多个小面积、低阻抗、无干扰的连接路径，从而可以实现静电的大量瞬时泄放。其接地连接路径更大，接地方式更灵活，接地路径可以自己根据不同系统的情况决定，最终得出一个或多个最优的回流路径。通用性强，适合各种不同尺寸、不同结构、不同装配方式的系统。

值得说明的是，该连接路径阻抗应尽量低，从而在高频情况下寄生电容和寄生电感较小，可以为高频电流也提供回流路径，例如射频电流注入抗干扰等，可以从这个低阻抗的路径回流到地，从而不对系统造成影响。

本实用新型实施例在外部电源和地流入系统之前先经过内部滤波模块做滤波和防浪涌冲击处理，不仅可以虑除差模干扰信号也可以虑除共模干扰信号，从而避免高频干扰信号通过分布电容可能耦合到系统之中，以及避免由于系统与线束和地之间因分布电容形成的额外回路产生的共模干扰。

本实用新型的另一目的在于，提供包括上述液晶仪表系统的汽车。

本实用新型实施例在系统地与系统外部地连接点设置一个或多个小面积、低阻抗、无干扰的连接路径，从而可以实现静电的大量瞬时泄放，并且在外部电源、地和信号流入系统之前先经过内部滤波模块做滤波和防浪涌冲击处理，解决了传导、辐射和射频电流注入抗干扰等问题。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液晶仪表的静电泄放装置，其特征在于，所述装置包括内部滤波电路，以及一个或多个连接件；

每一所述连接件均连接于液晶仪表的液晶模组的金属外壳与液晶仪表的PCB的地之间，所述连接件为短粗结构的良性导体；

所述内部滤波电路的电源输入端和接地输入端分别与外部电源和外部地连接，所述内部滤波电路的电源输出端和接地输出端分别与所述PCB的电源和地连接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接件为螺钉或金属弹片。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内部滤波电路包括：

电阻R_a1和第一储能单元；

所述第一储能单元的一端同时为所述内部滤波电路的电源输入端和电源输出端，所述第一储能单元的另一端同时为所述内部滤波电路的接地输入端和接地输出端，所述电阻R_a1与所述第一储能单元并联。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述内部滤波电路还包括：

共模电感L_CM1、二极管D_a1和第二储能单元；

所述共模电感L_CM1一端的两个脚分别与所述内部滤波电路的电源输入端和接地输入端连接，所述共模电感L_CM1另一端的一个脚与所述二极管D_a1的阳极连接，所述二极管D_a1的阴极为所述内部滤波电路的电源输出端，所述共模电感L_CM1另一端的另一个脚为所述内部滤波电路的接地输出端，所述第二储能单元的两端分别与所述内部滤波电路的电源输出端和接地输出端连接。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括一外部滤波电路，所述外部滤波电路的输入端与外部信号端连接，所述外部滤波电路的输出端与所述PCB的信号端连接，所述外部滤波电路包括：

电容C1、电容C2、电容C3和磁珠F1；

所述电容C1的一端为所述外部滤波电路的输入端，所述电容C1的另一端连接外部地，所述电容C2与所述电容C1并联，所述磁珠F1的一端与所述电容C1的一端连接，所述磁珠F1的另一端为所述外部滤波电路的输出端通过所述电容C3与所述PCB的地连接。

6.一种液晶仪表系统，包括液晶模组和PCB，所述液晶模组通过两连接器和两连接器之间的排线与所述PCB连接，其特征在于，所述系统还包括如权利要求1或5任一项所述的液晶仪表的静电泄放装置，所述内部滤波电路位于所述PCB上。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述排线长度小于10cm，所述排线外表面具有屏蔽层，所述屏蔽层与所述两连接器连接形成驱动信号的最短回流路径。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述连接器为高速连接器。

9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述装置还包括一屏蔽罩，所述屏蔽罩扣置于所述PCB的高频器件外，实现360度屏蔽，所述屏蔽罩与PCB的缝隙小于高频器件产生高频信号波长的二十分之一。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求6-9任一项所述的液晶仪表系统。