機設(shè)計中的EMI抗干擾和ESD保護問題

zui的大部分新無線終端產(chǎn)品都配備了高速數(shù)據(jù)接口、高分辨率液晶顯示屏和攝像頭模塊，甚至有些手機還配備了通過DNB接口接收電子L-view程序的功能。除了增加新功能之外，手機尺寸的挑戰(zhàn)仍未改變，手機仍在朝著緊湊和輕薄的方向發(fā)展。許多功能集中在一個狹窄的空間，導(dǎo)致手機設(shè)計中的靜電放電和電磁干擾問題變得更加嚴重。這些問題必須在手機設(shè)計的初始階段解決，并根據(jù)應(yīng)用選擇有效的解決方案。靜電放電和電磁干擾保護設(shè)計的新挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)的靜電放電保護或電磁干擾過濾功能主要由分立或無源器件解決方案實現(xiàn)，例如靜電放電保護變阻器或基于串聯(lián)電阻和并聯(lián)電容的電磁干擾保護比例積分型濾波結(jié)構(gòu)。手機質(zhì)量標準的提高和新集成電路的高電磁干擾敏感度促使設(shè)計者提高手機的抗干擾能力，從而暴露出一些方案的技術(shù)局限性。

傳統(tǒng)解決方案的局限性可以通過簡單地比較變阻器和TVS二極管的箝位電壓Vcl來理解。變阻器的箝位電壓Vcl(8/20毫秒@ IPP=10a測試)顯示約40V，比瞬態(tài)電壓抑制器二極管的Vcl測量值高60%。當(dāng)必須執(zhí)行IEC 61000-4-2標準時，為了實現(xiàn)整個系統(tǒng)的魯棒性，不能考慮這種差異。除了這種固有的電壓差問題之外，在移動電話的使用壽命期間，隨著老化現(xiàn)象的出現(xiàn)，無源器件解決方案也暴露出電特性變化的問題。

因此，瞬態(tài)電壓開關(guān)二極管解決方案占據(jù)了靜電放電保護市場的很大份額，而集成硅解決方案也是電磁干擾濾波器不可或缺的組成部分。手機的抗電磁干擾功能

手機EMI抗干擾功能

在某些情況下，靜電放電不是工程師必須解決的問題。由于移動電話發(fā)射射頻信號時，許多電子元件都暴露在射頻輻射下，因此必須抑制射頻輻射以保護正常工作。即使在某些情況下，一些集成電路本身也會產(chǎn)生射頻輻射和射頻干擾。

基本上，許多接口容易受到全球移動通信系統(tǒng)脈沖的影響，例如音頻線路或液晶顯示器或照相機模塊，產(chǎn)生可聽見的噪音或可見的屏幕抖動。這就是為什么在設(shè)計手機時強烈推薦使用電磁干擾濾波器。

從某種意義上說，抑制電磁輻射已經(jīng)成為下一代手機的一個關(guān)鍵問題，例如多頻手機或3G手機，因為現(xiàn)有的解決方案即將達到技術(shù)極限。

具有分立電阻和電容的單個RC PI濾波器的設(shè)計不再是節(jié)省空間的解決方案。另外，由于衰減帶寬很窄，RC濾波器的濾波性能很差。對于空間限制極其嚴格、工作頻率可擴展幾個頻段的多頻手機和3G手機來說，這種濾波器的缺陷是顯而易見的。

設(shè)計者開始關(guān)注具有大衰減和寬衰減頻率帶寬的低通濾波器。由硅制成的集成電磁干擾濾波器適用于所有這些要求。它顯示了非常寬的衰減范圍，從800兆赫到2兆赫或3千兆赫，S21參數(shù)超過30db等。同時，這些濾波器可以實現(xiàn)用于高速數(shù)據(jù)應(yīng)用的低寄生電容結(jié)構(gòu)和超小的印刷電路板空間。在手機設(shè)計的初始階段，靜電放電和電磁干擾問題越來越突出。必須根據(jù)實際應(yīng)用選擇特殊方法來解決靜電放電和電磁干擾問題。盡管保護組件本身的性能至關(guān)重要，但布局考慮也有助于提高系統(tǒng)的整體保護性能。

鐵氧體磁環(huán)在抗EMI中的使用

隨著現(xiàn)代電子設(shè)備和通信設(shè)備的迅速發(fā)展，由此引起的電磁干擾影響其他相鄰電子設(shè)備的正常運行的問題已經(jīng)引起了全世界的關(guān)注。國內(nèi)外采取了一系列抗電磁干擾措施，制定了電力設(shè)備、汽車、無線電接收機、家用電器和辦公設(shè)備、信息技術(shù)設(shè)備等電磁輻射環(huán)境保律法規(guī)和電磁兼容強制性標準。在眾多的抗電磁干擾措施中，電磁干擾電源濾波器是一種非常有效的裝置。它是由無源元件組成的無源低通網(wǎng)絡(luò)，可以同時衰減共模和差模電磁干擾信號。其中，主要抑制共模干擾信號的共模扼流圈大多采用鐵氧體磁環(huán)作為磁芯，因為在大多數(shù)情況下，所有元件都裝配在屏蔽金屬或非屏蔽塑料外殼中，并且使用自硬化、阻燃的熱塑性合成樹脂作為灌封材料，所以要求鐵氧體磁環(huán)具有高磁導(dǎo)率和良好的高頻特性，熱塑性灌封后磁環(huán)的電感不應(yīng)大幅降低。為此，我們對兩種規(guī)格的國產(chǎn)鐵氧體磁環(huán)樣品進行了相應(yīng)的測試。

非晶在開關(guān)電源EMI中的應(yīng)用

4.非晶磁環(huán)非晶磁環(huán)是一種穿透半導(dǎo)體引線的空心超小型磁體。該功能是對上述緩沖器的補充，也顯示了其在性能和成本上的優(yōu)勢。它不僅可用于開關(guān)電源，還可用于電壓互感器、測量儀器和對噪聲要求嚴格的各種電子電路。

V.非晶磁環(huán)的選擇非晶磁環(huán)的磁芯尺寸應(yīng)在計算要控制的電壓時間乘積和找到所需磁通量的基礎(chǔ)上進行選擇。也就是說，磁通量ф(μWb)，即ф=VFM，應(yīng)該基于施加到二極管的峰值直流電壓VFM(V)和反向恢復(fù)時間trr(μS)的乘積來確定。trr(V？μS).盡管所選非晶磁環(huán)尺寸的磁通量應(yīng)該與根據(jù)公式計算的所需磁通量平衡，但原則上，選擇大于電壓時間乘積值的磁通量的近似尺寸，并將其加載到所確定的電路中，以在觀察恢復(fù)波形的基礎(chǔ)上實現(xiàn)尺寸選擇的優(yōu)化。

6.以一個實例將非晶磁環(huán)安裝在正向激勵電路上，比較工作頻率為150千赫的輸出噪聲和15伏/10安的輸出噪聲，得到提供的數(shù)據(jù)?？梢钥闯觯谑褂?6ω-10000 pF的RC緩沖器和鐵氧體磁環(huán)的原始模式下，輸出噪聲達到67 MVP-p，幅度范圍大，噪聲成分多，而在使用非晶磁環(huán)的同一電路中，幅度范圍縮短，峰值也減少了不到一半。我們在一個工作頻率為500千赫，輸出為5 ~ 20安的電路中使用了SBD。在沒有非晶磁環(huán)的情況下，產(chǎn)生了一個大的尖峰電壓，其值可達38.6伏，這是SBD耐壓的一個極限值，電壓和電流都有瞬態(tài)現(xiàn)象。然而，非晶磁環(huán)的使用防止了這種瞬態(tài)現(xiàn)象的發(fā)生，并將尖峰電壓控制在17.4伏，低于初始值的1/2，從而保護二極管免受電壓損壞。