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機(jī)設(shè)計(jì)中的EMI抗干擾和ESD保護(hù)問(wèn)題

zui的大部分新無(wú)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(jī)還配備了通過(guò)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(jī)尺寸的挑戰(zhàn)仍未改變，手機(jī)仍在朝著緊湊和輕薄的方向發(fā)展。許多功能集中在一個(gè)狹窄的空間，導(dǎo)致手機(jī)設(shè)計(jì)中的靜電放電和電磁干擾問(wèn)題變得更加嚴(yán)重。這些問(wèn)題必須在手機(jī)設(shè)計(jì)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(hù)設(shè)計(jì)的新挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)的靜電放電保護(hù)或電磁干擾過(guò)濾功能主要由分立或無(wú)源器件解決方案實(shí)現(xiàn)，例如靜電放電保護(hù)變阻器或基于串聯(lián)電阻和并聯(lián)電容的電磁干擾保護(hù)比例積分型濾波結(jié)構(gòu)。手機(jī)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提高和新集成電路的高電磁干擾敏感度促使設(shè)計(jì)者提高手機(jī)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(guò)簡(jiǎn)單地比較變阻器和TVS二極管的箝位電壓Vcl來(lái)理解。變阻器的箝位電壓Vcl(8/20毫秒@ IPP=10a測(cè)試)顯示約40V，比瞬態(tài)電壓抑制器二極管的Vcl測(cè)量值高60%。當(dāng)必須執(zhí)行IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(wèn)題之外，在移動(dòng)電話的使用壽命期間，隨著老化現(xiàn)象的出現(xiàn)，無(wú)源器件解決方案也暴露出電特性變化的問(wèn)題。

因此，瞬態(tài)電壓開(kāi)關(guān)二極管解決方案占據(jù)了靜電放電保護(hù)市場(chǎng)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(jī)的抗電磁干擾功能

手機(jī)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(wèn)題。由于移動(dòng)電話發(fā)射射頻信號(hào)時(shí)，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(hù)正常工作。即使在某些情況下，一些集成電路本身也會(huì)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(dòng)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(jī)模塊，產(chǎn)生可聽(tīng)見(jiàn)的噪音或可見(jiàn)的屏幕抖動(dòng)。這就是為什么在設(shè)計(jì)手機(jī)時(shí)強(qiáng)烈推薦使用電磁干擾濾波器。

從某種意義上說(shuō)，抑制電磁輻射已經(jīng)成為下一代手機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，例如多頻手機(jī)或3G手機(jī)，因?yàn)楝F(xiàn)有的解決方案即將達(dá)到技術(shù)極限。

具有分立電阻和電容的單個(gè)RC PI濾波器的設(shè)計(jì)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(duì)于空間限制極其嚴(yán)格、工作頻率可擴(kuò)展幾個(gè)頻段的多頻手機(jī)和3G手機(jī)來(lái)說(shuō)，這種濾波器的缺陷是顯而易見(jiàn)的。

設(shè)計(jì)者開(kāi)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(guò)30db等。同時(shí)，這些濾波器可以實(shí)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(jī)設(shè)計(jì)的初始階段，靜電放電和電磁干擾問(wèn)題越來(lái)越突出。必須根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇特殊方法來(lái)解決靜電放電和電磁干擾問(wèn)題。盡管保護(hù)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(hù)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(yùn)行的問(wèn)題已經(jīng)引起了全世界的關(guān)注。國(guó)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(chē)、無(wú)線電接收機(jī)、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(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。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(wú)源元件組成的無(wú)源低通網(wǎng)絡(luò)，可以同時(shí)衰減共模和差模電磁干擾信號(hào)。其中，主要抑制共模干擾信號(hào)的共模扼流圈大多采用鐵氧體磁環(huán)作為磁芯，因?yàn)樵诖蠖鄶?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(shù)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(duì)兩種規(guī)格的國(guó)產(chǎn)鐵氧體磁環(huán)樣品進(jìn)行了相應(yīng)的測(cè)試。

非晶在開(kāi)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(duì)上述緩沖器的補(bǔ)充，也顯示了其在性能和成本上的優(yōu)勢(shì)。它不僅可用于開(kāi)關(guān)電源，還可用于電壓互感器、測(cè)量?jī)x器和對(duì)噪聲要求嚴(yán)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(jì)算要控制的電壓時(shí)間乘積和找到所需磁通量的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇。也就是說(shuō)，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(shí)間trr(μS)的乘積來(lái)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(jì)算的所需磁通量平衡，但原則上，選擇大于電壓時(shí)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(shí)現(xiàn)尺寸選擇的優(yōu)化。

6.以一個(gè)實(shí)例將非晶磁環(huán)安裝在正向激勵(lì)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)。可以看出，在使用16ω-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(dá)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?cè)谝粋€(gè)工作頻率為500千赫，輸出為5 ~ 20安的電路中使用了SBD。在沒(méi)有非晶磁環(huán)的情況下，產(chǎn)生了一個(gè)大的尖峰電壓，其值可達(dá)38.6伏，這是SBD耐壓的一個(gè)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(hù)二極管免受電壓損壞。