一种具有电磁脉冲检测及保护功能的显示组件的制作方法

1.本发明涉及电磁保护技术领域，尤其是一种具有电磁脉冲检测及保护功能的显示组件。


背景技术：

2.显示组件作为电脑、手机等各种电子设备的输入输出设备，被广泛应用。
3.显示组件可包括以下模块；
4.显示模块，如lcd液晶显示模块，其内部由液晶粒子有规律的排列而构成，通过液晶粒子的转动从而呈现不同颜色。
5.主控板，用于连接电源线路、视频信号线路、控制线路等。做到信号接收、信号转换等作用。
6.目前，电子产品在各种场景环境下的应用越发普及。无论是固定电子设备；机械设备操控终端或移动电子设备等，均离不开显示组件的应用。这就要求显示组件本身拥有更高的电磁兼容性，可以应对复杂的电磁环境，确保稳定工作。
7.另一方面，对于在雷电多发地区户外固定或移动设备，极易受到直击雷或感应雷电影响从而遭受严重损害。
8.近年来针对电子设备攻击性的破坏手段研究越发成熟，如微波武器，电磁脉冲弹，电磁脉冲炸弹。这些武器的攻击具有定向性，可针对目标进行小范围定向攻击。这些武器的攻击还具有快算性，可在几微秒内在电子设备的连接线路中形成强浪涌电流对设备造成永久性破坏。这些武器的攻击还具有能量高的特点，峰值场强可达50kv/m。
9.从途径划分，微波武器、电磁脉冲弹、电磁脉冲炸弹、感应雷(也叫雷电磁脉冲)对电子设备的破坏可范围两种，即辐射耦合和传导耦合。其中，传导耦合，即电磁脉冲产生的电场作用连接电子设备的外露线缆如天线数据线供电线等，过电压电流通过线路传到从而影响破坏电子设备。
10.因此，单纯提高电子设备的电磁兼容性，和使用传统防雷手段已经无法应对新型脉冲武器(微波武器)对电磁设备的危害。


技术实现要素：

11.针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种具有电磁脉冲检测及保护功能的显示组件，可屏蔽并释放显示组件视频线路中的高电压高电流，提高显示组件在复杂电磁环境下抵御浪涌电流能力，防止传导耦合的危害。
12.本发明提供了一种具有电磁脉冲检测及保护功能的显示组件，包括相互连接的显示模块和主控板；所述显示组件还包括视频线路电磁脉冲保护模块；所述视频线路电磁脉冲保护模块的输入端与视频线路连接，所述视频线路电磁脉冲保护模块的输出端与所述主控板的第一输入端连接；
13.所述视频线路电磁脉冲保护模块包括：
14.第一浪涌保护单元，其第一端与所述视频线路、所述主控板的第一输入端连接，其第二端接地。
15.优选地，所述视频线路电磁脉冲保护模块还包括：
16.第一滤波单元，其输入端与所述第一浪涌保护单元的第一端连接，其输出端与所述主控板的第一输入端连接。
17.优选地，所述视频线路电磁脉冲保护模块还包括：
18.第一残压保护单元，其第一端与所述第一浪涌保护单元的第一端连接，其第二端接地；所述第一残压保护单元用于检测所述视频线路中的电压是否大于第一保护电压，若是，所述第一残压保护单元短路。
19.优选地，所述显示组件还包括视频信号检测保护模块，所述视频信号检测保护模块的输入端与所述视频线路电磁脉冲保护模块的输出端连接；所述视频信号检测保护模块的输出端与所述主控板的第二输入端连接；所述视频信号检测保护模块用于根据视频线路中的电信号以控制所述主控板切断其与所述视频线路电磁脉冲保护模块的连接。
20.优选地，所述视频信号检测保护模块包括：
21.第一检测单元，其输入端与所述视频线路电磁脉冲保护模块的输出端连接；所述第一检测单元用于检测视频线路中的电压是否大于第一切断电压，若是，所述第一检测单元产生第一切断信号；
22.第一反馈单元，其输入端与所述第一检测单元的输出端连接，其输出端与所述主控板的第二输入端连接；所述第一反馈单元用于将所述第一切断信号发送至所述主控板的第二输入端，所述主控板根据所述第一切断信号切断其与所述视频线路电磁脉冲保护模块的连接。
23.优选地，所述显示组件还包括电源线路电磁脉冲保护模块；所述电源线路电磁脉冲保护模块的输入端与电源线路连接，所述电源线路电磁脉冲保护模块的输出端与所述主控板的第三输入端连接；
24.所述电源线路电磁脉冲保护模块包括：
25.第二浪涌保护单元，其第一端与所述电源线路的第一端、所述主控板连接，其第二端与所述电源线路的第二端、所述主控板连接，其第三端接地。
26.优选地，所述电源线路电磁脉冲保护模块还包括：
27.共模差模抑制单元，其并联于所述第二浪涌保护单元第一端、第二端之间。
28.优选地，所述电源线路电磁脉冲保护模块还包括：
29.第二残压保护单元，其并联于所述第二浪涌保护单元第一端、第二端之间；所述第二残压保护单元用于检测所述电源线路中的电压是否大于第二保护电压，若是，所述第二残压保护单元短路。
30.优选地，所述显示组件还包括电源信号检测保护模块，所述电源信号检测保护模块的输入端与所述电源线路电磁脉冲保护模块的输出端连接，所述电源信号检测保护模块的输出端与所述主控板的第四输入端连接；所述电源信号检测保护模块用于根据电源线路中的电信号以控制所述主控板切断所述主控板与所述电源线路电磁脉冲保护模块的连接。
31.优选地，所述电源信号检测保护模块包括：
32.第二检测单元，其输入端与所述电源线路电磁脉冲保护模块的输出端连接；所述
第二检测单元的用于检测电源线路中的电压是否大于第二切断电压，若是，所述第二检测单元产生第二切断信号；
33.第二反馈单元，其输入端与所述第二检测单元的输出端连接，其输出端与所述主控板的第四输入端连接；所述第二反馈单元用于将所述第二切断信号发送至所述主控板的第四输入端，所述主控板根据所述第二切断信号切断其与所述电源线路电磁脉冲保护模块的连接。
34.本发明的有益效果为：
35.针对新型脉冲武器(如微波武器)攻击速度快、能量高、可对电子设备进行定向攻击等特点，可屏蔽并释放显示组件电源线路、视频线路等外接线路中的高电压高电流，提高显示组件在各种复杂电磁环境下抵御浪涌电流能力，防止传导耦合的危害。本发明还具有极低的漏电电流特性和极低的残余电压，可有效地保护线路和电子设备，提高了设备应对复杂电磁环境的能力。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
37.图1为本发明实施例提供的显示组件的结构示意图；
38.图2为本发明实施例提供的显示组件的另一结构示意图；
39.图3为本发明实施例提供的视频线路电磁脉冲保护模块、视频信号检测保护模块的电路示意图；
40.图4为本发明实施例提供的显示组件的另一结构示意图；
41.图5为本发明实施例提供的显示组件的另一结构示意图；
42.图6为本发明实施例提供的显示组件的另一结构示意图；
43.图7为本发明实施例提供的电源线路电磁脉冲保护模块、电源信号检测保护模块的电路示意图；
44.图8为本发明实施例提供的显示组件的另一结构示意图。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
47.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
48.还应当进一步理解，本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
49.如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0050]
需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0051]
如图1所示，本发明实施例提供了一种具有电磁脉冲检测及保护功能的显示组件，包括相互连接的显示模块和主控板。如图1所示，显示组件还包括视频线路电磁脉冲保护模块，视频线路电磁脉冲保护模块的输入端与视频线路连接，视频线路电磁脉冲保护模块的输出端与主控板的第一输入端连接。
[0052]
其中，显示模块可采用液晶显示屏幕，主控板用于连接显示模块的视频线路、电源线路、控制板线路等。本发明实施例中，主控板可接收视频线路传输的视频信号，并将不同格式视频信号转换为固定格式的视频信号并传送至液晶显示屏幕。本发明实施例中，还包括与主控板连接的按键板，可通过按键板向主控板输入指令。
[0053]
如图2所示，视频线路电磁脉冲保护模块包括：
[0054]
第一浪涌保护单元，其第一端与视频线路、主控板的第一输入端连接，其第二端接地，第一浪涌保护单元用于滤除视频线路中的高电压和高电流。
[0055]
具体地，第一浪涌包括单元包括第一气体放电管单元，第一气体放电管单元包括一个或多个气体放电管。第一气体放电管单元的第一端与视频线路、主控板的第一输入端分别连接，第一气体放电管单元的第二端接地。本发明实施例中，第一气体放电管单元可在纳秒级时间释放耦合进入视频线路中的高电压高电流，达到对视频线路的保护作用。在其他实施例中，第一浪涌保护单元还可包括其他浪涌保护元器件或芯片。
[0056]
本发明实施例中，视频线路电磁脉冲保护模块还包括：
[0057]
第一滤波单元，其输入端与第一浪涌保护单元的第一端连接，其输出端与主控板的第一输入端连接，第一滤波单元用于对视频线路中的信号进行滤波。
[0058]
具体地，第一滤波单元包括第一电感单元，第一电感单元包括一个或多个电感。第一电感单元的第一端与电源线路连接，第一电感单元的第二端与主控板的第一输入端连接。本发明实施例中，第一电感单元可在线路中起到滤波和去耦作用，可以限制放电电流进入，抵御降低接地线路的二次耦合作用。在其他实施例中，第一滤波单元还可包括其他滤波元器件或芯片。
[0059]
视频线路电磁脉冲保护模块还包括：
[0060]
第一残压保护单元，其第一端与第一浪涌保护单元的第一端连接，其第二端接地，第一残压保护单元用于检测视频输入电路中的电压是否大于第一保护电压，若是，第一残压保护单元短路。
[0061]
具体地，第一残压保护单元包括第一双向二极管单元，第一双向二极管单元包括一个或多个双向二极管。第一双向二极管单元的第一端与第一电感单元的第二端、主控板的第一输入端分别连接，第一双向二极管单元的第二端接地。
[0062]
为了更好地阐述第一气体放电管单元、第一电感单元、第一双向二极管单元的连接关系与工作原理，列举以下示例：
[0063]
视频线路中，视频线路的支路线路数量根据视频线路针脚而定。如图3所示，设定视频线路包括五条支路，第一气体放电管单元包括气体放电管gdt2～gdt6，第一电感单元包括电感l1～l5，第一双向二极管单元包括双向二极管vd2～vd6。
[0064]
由于每条支路与其对应的气体放电管、电感、双向二极管的连接关系相同，以下以第一条支路为例，其他支路不再进行赘述。
[0065]
气体放电管gdt2的第一端与视频线路的第一条支路连接，气体放电管gdt2的第二端接地。电感l1的第一端与气体放电管gdt2的第一端连接，电感l1的第二端与主控板的第一输入端连接。双向二极管vd2的第一端与电感l1的第二端连接，双向二极管vd2的第二端接地。
[0066]
本发明实施例中，每条支路并联一个气体放电管，可在纳秒级时间释放耦合进入视频线路中的高电压高电流，达到对视频线路的保护作用。每一条电路中均串联有一个电感，可在视频线路中起到滤波和去耦作用，可以限制放电电流进入，抵御降低接地线路的二次耦合作用。每一条支路中均并联一个双向二极管，其一端连接线路，另一端接地。当支路中电压超过第一保护电压时，双向二极管可导通接地，使得后端线路免受危害。
[0067]
如图4所示，显示组件还包括视频信号检测保护模块，视频信号检测保护模块的输入端与视频线路电磁脉冲保护模块的输出端连接，视频信号检测保护模块的输出端与主控板的第二输入端连接，视频信号检测保护模块用于根据视频线路中的电信号以控制主控板切断主控板与视频线路电磁脉冲保护模块的连接。
[0068]
本发明实施例中，在视频线路电磁脉冲保护模块对视频线路进行保护后，还通过视频信号检测保护模块对视频线路进行第二次的检测保护，提高了安全性。
[0069]
视频信号检测保护模块包括：
[0070]
第一检测单元，其输入端与视频线路电磁脉冲保护模块的输出端连接。第一检测单元用于检测视频线路中的电压是否大于第一切断电压，若是，第一检测单元产生第一切断信号；
[0071]
第一反馈单元，其输入端与第一检测单元的输出端连接，其输出端与主控板的第二输入端连接，第一反馈单元用于将第一切断信号发送至主控板的第二输入端，主控板根据第一切断信号切断其与视频线路浪涌保护模块的连接。
[0072]
其中，第一检测单元可采用第一无触点开关单元，如图3所示，视频线路的每条支路串联一组无触点开关，无触点开关处于常闭状态，并与第一反馈单元连接，当视频线路中电压超过第一切断电压时无触点开关断开。进一步地，第一反馈单元向主控板发送错误信号，主控板切断自身与视频线路电磁脉冲保护模块的连接，从而切断视频信号输入。
[0073]
本发明实施例中，显示组件还包括电源线路电磁脉冲保护模块，如图5所示，电源线路电磁脉冲保护模块的输入端与电源线路连接，电源线路电磁脉冲保护模块的输出端与主控板的第三输入端连接。
[0074]
如图6所示，电源线路电磁脉冲保护模块包括：
[0075]
第二浪涌保护单元，其第一端与电源线路的第一端、主控板连接，其第二端与电源线路的第二端、主控板连接，其第三端接地。第二浪涌保护单元用于滤除电源线路中的高电
压和高电流。
[0076]
本发明实施例中，电源线路可以是直流电源线路，也可以是交流电源线路。
[0077]
具体地，第二浪涌包括单元包括第二气体放电管单元，第二气体放电管单元包括一个或多个气体放电管。第二气体放电管单元的第一端与电源线路的第一端连接，第二气体放电管单元的第二端与电源线路的第二端连接，第二气体放电管单元的第三端接地。其中，电源线路的第一端可为正极或负极，电源线路的第二端可为与第一端对应的负极或正极。本发明实施例中，电源线路的第一端与第二端之间跨接一个气体放电管，可在纳秒级时间释放耦合进入电源线路中的高电压高电流，达到对电源线路的保护作用。
[0078]
电源线路电磁脉冲保护模块还包括：
[0079]
共模差模抑制单元，其并联于第二浪涌保护单元第一端、第二端之间。共模差模抑制单元用于抑制电源线路中的共模干扰和差模干扰。
[0080]
具体地，共模差模抑制单元包括共模电感、第一电容和第二电容。共模电感的第一端与电源线路的第一端连接，共模电感的第二端与电源线路的第二端连接，共模线路的第三端、第四端与主控板的第三输入端连接。第一电容、第二电容串联后并联于共模线路的第三端、第四端之间，第一电容、第二电容的连接点接地。
[0081]
本发明实施例中，共模电感可抑制不同频率所产生的电磁波，从而抑制共模干扰，能减少复杂电磁环境下集成电路可能产生的浪涌电压所带来的危害。第一电容与第二电容并联并接地，可降低差模和共模干扰对线路的影响。
[0082]
电源线路电磁脉冲保护模块还包括：
[0083]
第二残压保护单元，其并联于第二浪涌保护单元第一端、第二端之间，第二残压保护单元用于检测电源线路中的电压是否大于第二保护电压，若是，第二残压保护单元短路。
[0084]
具体地，第二残压保护单元包括第二双向二极管单元，第二双向二极管单元包括一个或多个双向二极管，第二双向二极管单元并联于共模线路的第三端、第四端之间。本发明中，当电源线路中电压超过第二保护电压时，第二双向二极管单元可短路，使得后端线路免受危害。
[0085]
为了更好地阐述第二气体放电管单元、共模电感、第二双向二极管单元的连接关系与工作原理，列举以下示例：
[0086]
如图7所示，第二气体放电管单元包括气体放电管gdt1，第二双向二极管单元包括双向二极管vd1。气体放电管gdt1的第一端与电源线路的第一端连接，气体放电管gdt1的第二端与电源线路的第二端连接，气体放电管gdt1的第三端接地。共模电感l1的第一端与电源线路的第一端连接，共模电感的第二端与电源线路的第二端连接，共模线路的第三端、第四端与主控板的第三输入端连接。第一电容、第二电容串联后并联于共模线路的第三端、第四端之间，第一电容、第二电容的连接点接地。双向二极管vd1并联于共模线路的第三端、第四端之间。
[0087]
本发明实施例中，电源线路的正极与负极之间跨接一个气体放电管gdt1，可在纳秒级时间释放耦合进入电源线路中的高电压高电流，达到对电源线路的保护作用。共模电感l1可抑制不同频率所产生的电磁波，从而抑制共模干扰，能减少复杂电磁环境下集成电路可能产生的浪涌电压所带来的危害。电容c1与电容c2并联并接地，可降低差模和共模干扰对线路的影响。当电源线路中电压超过第二保护电压时，双向二极管vd1可短路，使得后
端线路免受危害。
[0088]
显示组件还包括电源信号检测保护模块，电源信号检测保护模块的输入端与电源线路电磁脉冲保护模块的输出端连接，电源信号检测保护模块的输出端与主控板的第四输入端连接，电源信号检测保护模块用于根据电源线路中的电信号以控制主控板切断主控板与电源线路电磁脉冲保护模块的连接。其中，如图8所示，电源信号检测保护模块和视频信号检测保护模块可集合在信号检测模块中。
[0089]
本发明实施例中，在电源线路电磁脉冲保护模块对视频线路进行保护后，还通过电源信号检测保护模块对电源线路进行第二次的检测保护，提高了安全性。
[0090]
电源信号检测保护模块包括：
[0091]
第二检测单元，其输入端与电源线路电磁脉冲保护模块的输出端连接。第二检测单元的用于检测电源线路中的电压是否大于第二切断电压，若是，第二检测单元产生第二切断信号；
[0092]
第二反馈单元，其输入端与第二检测单元的输出端连接，其输出端与主控板的第四输入端连接，第二反馈单元用于将第二切断信号发送至主控板的第四输入端，主控板根据第二切断信号切断主控板与电源线路电磁脉冲保护模块的连接。
[0093]
其中，第二检测单元可采用第二无触点开关单元，如图7所示，第二无触点开关单元包括无触点开关k1和无触点开关k2。无触点开关k1的第一端与共模电感l1的第三端连接，无触点开关k1的第二端与第二反馈单元的输入端连接。无触点开关k2的第一端与共模电感l1的第四端连接，无触点开关k2的第二端与第二反馈单元的输入端连接。本发明实施例中，无触点开关k1、k2处于常闭状态，当电源线路中电压超过第二切断电压时，无触点开关断开k1、k2，进一步地，第二反馈单元向主控板发送错误信号，控板切断自身与电源线路电磁脉冲保护模块的连接，从而切断电源信号输入。
[0094]
本发明实施例中，每条线路直流电阻设为40mω，在环境温度为40℃情况下，对每条线路施加波形为8/20μs脉冲,显示组件可承受单词脉冲最大40ka浪涌电流，多次脉冲最大20ka浪涌电流。对每条线路施加波形为波形10/350μs脉冲，显示组件可承受2ka浪涌电流。经检测，线路之间的残余电压小于70v。直流泄露电流小于1μa。
[0095]
本发明实施例提供的一种具有电磁脉冲检测及保护功能的显示组件，对于视频线路，可在纳秒级时间释放耦合进入视频线路中的高电压高电流，达到对视频线路的保护作用；还可对视频线路进行滤波和去耦，可以限制放电电流进入，抵御降低接地线路的二次耦合作用；还可当视频线路中电压超过第一保护电压时导通接地，使得后端线路免受危害；还可在上述功能实现后，进一步在视频线路中的电压大于第一切断电压时，切断主控板与视频线路电磁脉冲保护模块的连接，从而达到浪涌警示作用。对于电源线路，可在纳秒级时间释放耦合进入电源线路中的高电压高电流，达到对电源线路的保护作用；可抑制不同频率所产生的电磁波，从而抑制共模干扰，能减少复杂电磁环境下集成电路可能产生的浪涌电压所带来的危害；还通过电容降低差模和共模干扰对线路的影响；还可当电源线路中电压超过第二保护电压时，第二残压保护单元短路，使得后端线路免受危害；还可在上述功能实现后，进一步在电源线路中的电压大于第二切断电压时，切断主控板与电源线路电磁脉冲保护模块的连接，从而达到浪涌警示作用。
[0096]
本发明实施例针对新型脉冲武器(如微波武器)攻击速度快、能量高、可对电子设
备进行定向攻击等特点，可屏蔽并释放显示组件电源线路、视频线路等外接线路中的高电压高电流，提高显示组件在各种复杂电磁环境下抵御浪涌电流能力。本发明实施例还具有极低的漏电电流特性和极低的残余电压，可有效地保护线路和电子设备，提高了设备应对复杂电磁环境的能力。
[0097]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。