苏州莱瑞测信息科技有限公司

手机中的EMI抗干扰和ESD保护问题

   2006-11-28 安规与电磁兼容网2660

现在让我们对比无源LC滤波器和硅RC滤波器,大家熟知的两者之间的差异是,无源技术基于集成变阻器(而硅滤波器集成的是二极管)。因此,这种滤波器不如硅RC滤波器耐用,同时过滤特性类似于分立电容器,这意味着抑制频带尖而窄,不能为新一代多频手机100%优化。

滤波器的RC耦合是设计人员必须精心选择的首要特性,本质上说,应用的信号传输速度越快,滤波器线路的总电容就应该越小。

因此,对于UART、RS232或音频线路,标准电容在几百个pF范围内的EMI滤波器足以确保优秀的滤波性能和最小的信号干扰。

对于高速接口像LCD或CMOS传感器,滤波器的寄生电容对视频信号完整性的影响很大,所以电容值必须降到最低限度,几十个兆赫兹的频率,电容必须小于20pF。

这又带来了新的问题,因为滤波器的滤波性能会因为本身电容变小而降低。

因为最近的半导体设计,现在市场上出现了超低电容EMI滤波器结构,以及超高衰减量、宽带抑制和符合IEC61000-4-2第4级的ESD保护功能。意法半导体是市场上率先推出电容超低、抑制带宽极大并符合IEC61000-4-2第4级安全标准的滤波器结构,EMIF08-VID01F2在800MHz到3GHz频带内可以实现30dB以上的衰减抑制,同时在3V工作电压时其线电容只有17pF。

要想取得最佳的滤波性能,除考虑硅产品本身的特性外,还要考虑组件的封装和布局,这就是大多数基于硅的EMI滤波器采用400um管脚间距的倒装片封装或microQFN封装的原因。微型封装的主要优势之处是寄生电感影响小,从而最大限度地提高了高频下的衰减特性;其次微型封装尺寸小,有助产品的微型化趋势。

400um管脚间距还可简化和最小化滤波器与I/O连接端子之间的布局连接,因此,使用管脚间距较小的新封装有助于提高PCB+布局+滤波器的系统整体性能。图5所示是ST的一个超小滤波器的简图。

与分立的电容和电阻占用的PCB电路板空间相比,像EMIF08这样的倒装片和mQFN封装的硅滤波器可节省PCB空间近70%,将组件数量从18个减少到1个,同时还能维持或降低应用的整体成本。

最后,RC硅滤波器是一个具有竞争力的解决方案,其过滤性能、ESD保护和PCB空间占用超过了分立解决方案。除单纯的性能对比外,集成解决方案更适合新一代手机对宽衰减带宽和高密度集成电路板的需求。

本文小结

在手机设计的初始阶段,ESD和EMI问题变得越来越突出,必须根据实际应用选择专门的方法来解决ESD和EMI问题。虽然保护组件本身的性能十分关键,但是布局考虑也有助于提高系统的整体防护性能。

为提高新一代手机的EMI抗干扰性能和ESD抗静电性能,ST在2006年全面增强了产品组合,推出了微型超薄单线ESD保护产品,这是一个产品型号齐全的ESD阵列,其microQFN封装占用电路板空间比SOT666和其它专用产品如USB2.0接口专用超低电容保护组件低40%。此外,新系列EMI滤波器取得了新的突破,在一个倒装片或400um管脚间距的microQFN封装内组装了超小或超大的电容结构。

 
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