平面显示器的EMC对策已成为各国关心的问题，同时也是与其它电子设备共存共荣极重要的一环。未来平面显示器势必进入家用领域，因此EMC对策组件必须朝向小型、轻量、高性能、薄形化与复合特性方向发展。本文将以液晶电视与电浆电视为例，深入探讨有关噪声的分析方法与对策实例，同时为读者介绍各种噪声对策组件。

目前已经商品化的平面显示器（Flat Panel Display；FPD）分别有液晶显示器（Liquid Crystal Display；LCD）、电浆显示器（Plasma Display Panel；PDP）、场发射显示器（Field Emission Display；FED）、EL（Electro Luminescent）以及VFD（Vacuum Fluorescent Display），其中又以液晶显示器早在70年代便开始，被应用在手表、计算器等领域，最近几年则成为笔记型计算机、行动计算机、数字相机不可或缺的重要组件。在此同时各国已经针对平面显示器制订噪声（noise）规范，例如CISPR与FCC规范；EU、EFTA加盟国的EN规范；2003年8月开始实施的中国强制认证制度（CCC）GB规范；日本的电气用品安全法等，请见(表一)。由此可知在高度信息化时代，平面显示器的EMC对策不论是法律层面或是技术问题，已经成为与其它电子设备共存共荣极重要的一环，因此本文将以液晶电视与电浆电视为例，深入探讨有关噪声的分析方法与对策实例，同时介绍各种噪声对策组件。

　
(表一)　各国制定的电气产品安全规范一览
　
噪声源与噪声的传输方式

噪声源

电子设备内部的电路若有电气振动、电位变化、高频波等动作时就会变化噪声，此处假设液晶电视与电浆电视内部的电路产生噪声，而且power/高速switch电路、数字电路、高频电路及磁束漏泄电路等噪声源，会影响低压电路、微信号电路、低频电路的动作。由于switch电源是利用switching device，将电压从变压器转换至平滑电容（filter condenser），动作时反复ON/OFF造成电压/电流产生急遽变化，尤其是switching频率的高频次数极易出现大型噪声，除此之外FPC的力率改善电路line switching也会出现同样现象。

噪声的传输方式

若以频宽的角度探讨噪声的传输方式时，可分为：

●传导性噪声
●放射性噪声

若以传输路径分类时则可分为：

●common mode噪声（不平衡成份）
●normal mode噪声（平衡成份）

传导性噪声是机器内部的集中定数电路、容量性结合及诱导性结合三者所造成的coupling，同时它也是以分布定数电路为媒体传输的噪声；相较之下放射性噪声则是经由穿透、反射、共振将噪声放射至空间，并以空间为媒体传输的噪声。
　
噪声分析方法

switching电源的传导性噪声分析

量测传导性噪声时必需先将LISN（仿真电源回路网）的检测port，分割成common与normal两种可量测成份，接着再用示波器分析噪声，其结果如(图一)所示。


　
（图一）传导性噪声分析结果

由图一的波形可知normal与common成份，分别是由A相噪声与B相噪声，亦即A/B相两噪声合成所构成。图一(a)与图一(b)分别表示normal mode与common mode频率的spectrum。根据分析结果显示normal mode的噪声，在一定频率时噪声level明显偏低；相较之下common mode的噪声低频领域显得非常大，而且噪声level也非常高。

接着将X‧Y电容插入switching电源的入口处，藉此测试噪声抑制效果。如(图二)测试结果可知，若与无噪声对策比较时，设有X‧Y电容对策的噪声level有降低趋势，不过整体而言并不理想。


　
（图二） 噪声对策结果
　
因此上述相同电路另外再追加设置common choke coil，藉此测试噪声抑制效果。根据(图三)实验结果显示，若与无噪声对策比较的话，上述方法可以有效抑制噪声。(图四)是50Ωfilter插入损失仿真分析的结果。

根据以上实验结果证实switching电源的传导性噪声，主要是由common mode传输所造成，因此只好设置common choke coil，就可以有效抑制噪声。
　

（图三）插入common choke coil后噪声抑制效果

 
（图四）50Ωfilter的插入损失特性

接着进行力率改善电路（PFC）的传导性噪声分析，由于力率改善电路可利用pre converter将电力线switching，因此一般认为在平衡传输线路，高频波有可能变成噪声，根据分析结果显示低频领域的normal mode噪声比预期更大，因此必需插入normal mode线圈（coil）或是X电容，藉此抑制噪声level。

数字电路的放射性噪声分析

分析放射性噪声发生原因，基本上是以common mode为讨论对象，因为放射性噪声主要是在高频领域产生的common mode高频电流，导致布线与pattern ground之间发生噪声，该噪声经由拟似天线源放射至自由空间。除此之外引发同量放射的common mode电流，比形成回路天线（loop antenna）的normal mode电流更小（大约只有1/1000左右），所以common mode的噪声对策也非常重要。

此处为确认数字电路在高频波频率轴上发生原因，因此接着要探讨频率spectrum的影响。(图五)是矩形波与频率spectrum的互动关系，由图可知100MHz相同频率，站立时间分别是0.1ns与1.0ns的矩形波，彼此的频率spectrum截然不同，由于数字电路的信号包含大量的高频波spectrum，因此成为放射噪声源。

常用的对策是插入common choke coil，就可以减缓矩形波的站立，也就是说common choke coil可以降低高频波的spectrum，进而有效抑制噪声。必需注意的是即使common choke coil也会有微量的normal mode阻抗（impedance），因此设置common choke coil时，必需确认是否会影响传输信号。
　

（图五）矩形波与频率spectrum的互动关系

特定的放射性噪声源

利用天线量测电子机器的放射性噪声，实施特定部位的噪声对策实际上相当困难，换句话说为更有效率进行噪声对策，必需使放射性噪声源特定化。常用手法是在电波暗室中利用磁界探针（probe）与频谱分析仪（spectrum analyzer），量测各电路附近的磁界，藉此将放射性噪声收敛至特定的电路内进行噪声对策。

(图六)是平面显示器附近磁界的量测结果，接着将量测结果与显示器整体的放射性噪声量测结果置于频率轴上作比对，如此便可以获得高效率、高精度的噪声对策。(图七)是将高频特性极佳的ferrite EMI core，以common mode方式插入平面显示器附近，高磁界电路布线内部后获得的噪声减缓效果。

　
(图六)　平面显示器附近的磁界量测结果

 
(图七)　EMI core的噪声减缓效果
　
常用的噪声对策组件

接着要介绍日本NEC TOKEN开发的平面显示器用噪声对策组件。

GL-FVP系列INLET Type噪声滤波器（noise filter）

基本上INLET Type噪声滤波器是由common mode choke coil与X电容（condenser）‧Y电容所构成。common mode时的common mode choke coil、Y电容，与normal mode时的common mode choke coil泄漏（leakage）的电感（inductance）以及X电容，彼此不但可以发挥low pass filter功能，而且都具备噪声发生频率的衰减量，因此INLET Type噪声滤波器可以使噪声有效衰减。噪声滤波器具体动作原理是choke coil的阻抗（impedance）先将传输短路的阻抗提高，X与Y电容具备的阻抗则分别使line之间与pair earth之间的开放传输admittance减缓，藉此便可以达成降低机器内部电路噪声的目的。

INLET Type噪声滤波器将AC INLET与噪声滤波器作成一体化，并以金属外壳将电路作shield，由于噪声最终出口可作filtering，同时本滤波器还可用低阻抗将金属外壳earth至机器筐体，因此GL-FVP系列INLET Type噪声滤波器的特性，备受相关业者高度期待。(图八)(a)是INLET Type噪声滤波器特有的传导噪声特性；图8(b)是与设有相同定数LC滤波器的switching电源单元比较的结果，根据实验结果显示LC滤波器可以大幅抑制噪声。

　
(图八)　INLET Type噪声滤波器的传导噪声特性

common mode choke coil（SS线圈）

common mode choke coil使用高透磁率的Mn质ferrite core。由于本线圈具备很大的common mode阻抗，因此可以使switching电源的common mode noise大幅衰减，此外common mode choke coil具有少量的normal mode阻抗（impedance），所以同样可以使normal mode噪声衰减。SS线圈经过特殊外形设计，所以具有低高度、小型、高inductance等特征，目前NEC TOKEN已推出SS11VL、SS21V、SS26V、SS30V完整的线圈系列提供客户选用。

normal mode choke coil（HHB线圈）

normal mode choke coil HHB系列线圈使用高磁束饱和密度的dust core，所以即使大交流电磁心也无饱和之虞，此外HHB线圈具有normal mode阻抗，因此可以大幅降低PFC等line switching的归返噪声（return noise）。如上所述HHB线圈使用高磁束饱和密度、高透磁率original dust core，因此外形体积只有传统同等级产品的45％。

EMI core（ESD-SR）

ESD-SR系列EMI core使用高频领域，具有频率特性优良的Ni质ferrite core，因此只要将ESD-SR系列EMI的core插入AC缆线（cable），或是信号基板、面板（panel）控制基板之间的布线内，就可以在高频领域获得很好的噪声抑制效果。

common mode choke coil（SBS线圈）

SBS系列线圈可以有效降低data line高速、高频switching的噪声，尤其是将SBS系列的线圈插入speaker line，可以降低影响音质的common mode噪声。除此之外它还可以减缓数字电路矩形波的站立，进而获得高频噪声减低的效应。由于SBS系列的线圈具有小型大电流特征，因此适用于CPU、数字增幅器等大电流领域。

电磁干扰抑制体

电磁干扰抑制体的制作是将micron order的金属粉分散混合于树脂中，制成膜片状的复合磁性体，由于电磁干扰抑制体可将电磁波转换成热能，因此可以发挥吸收电磁波的功能，一般是将电磁干扰抑制体粘贴于天线发射源，藉此抑制高频波的电流进而降低放射噪声。此外电磁干扰抑制体为膜片状，所以非常适合应用于PC、DSC、DVD及行动电话等空间非常紧凑的电子产品。

结语

如上所述平面显示器的EMC对策已经成为各国非常关心的问题，同时也是与其它电子设备共存共荣极重要的一环。因此本文以液晶电视与电浆电视为例，深入探讨有关噪声的分析方法与对策实例，同时介绍各种噪声对策组件。

此外一般认为未来平面显示器的应用势必会进入家用领域，因此有关EMC对策组件必需将朝向小型、轻量、高性能、薄形化与复合特性方向发展，而提供高效率噪声对策方案则成为组件厂商的另一项服务。