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新一代手机设计中的EMI抗干扰和ESD保护问题

2014-08-142070安规与电磁兼容网

USBULC6-2P6就是专门为满足高速数据接口的需求而开发的。这个产品的主要功能是保护USB接口。所有引脚都符合要求最严格的IEC61000-4-2第4级ESD标准。典型线路电容是2.5pF,保证低于3.5pF,可完全满足USB接口的所有设计要求。


图2:ESD二极管阵列保护的Tflash连接器

两条数据线路之间的差分电容均衡性是设计人员必须考虑的另一个特性。因此设计人员可以给电容参数差量极小的数据线路设计极其相似的组件。这是硅二极管的一个十分显著的优点,因为变阻器的电容偏差大约10%到20%。

新的收发机发射信号的速度非常快,同时耗电也越来越大,为了有助于优化电池使用寿命,超低电容的ESD保护二极管的漏电流被降低到1微安以下。

除保护两条数据线路外,还必须保护Vbus线路。这是这个特殊的保护器件的另一个增值之处,因为它保护D+、D-和Vbus三条线路。专用的TVS二极管在相同的条件下像保护数据线路一样保护Vbus线路,防护ESD浪涌。

因为手机还有空间的限制因素,所以USB2.0的三条线路ESD防护不得超过SOT666封装尺寸。USB2.0专用ESD防护电路见图3。

图3所示的轨对轨保护概念是效率最高的高速数据线路ESD防护概念,是速率每秒480Mbits高速串行线路的最佳折衷方案,它兼顾了数据完整性、信号均衡性、低功耗和最严格的ESD标准。

手机EMI抗干扰功能

在某情况下,ESD问题并不是工程师要解决的唯一问题。因为手机发射和传送RF信号时,很多电子组件受到RF辐射,因此,必须抑制RF辐射以保护正常的工作。甚至在某些情况下,某些IC自己也会产生RF辐射以及射频干扰。

基本上,很多接口都会容易受到GSM脉冲的攻击,如音频线路或LCD或相机模块,产生能够听见的噪声或可以看见的屏幕抖动。这就是在设计手机时强烈推荐EMI滤波器的原因。

在某种意义上,EMI辐射抑制已成为下一代手机如多频手机或3G手机的关键问题,因为现有解决方案即将达到技术极限。

采用分立的电阻和电容的单一阻容PI型滤波器设计不再是节省空间的解决方案。此外,因为衰减带宽很窄,阻容滤波器的滤波性能极差。对于空间限制极严,工作频率扩大几个频段的多频手机和3G手机,这类滤波器的缺陷明显。  


图3:USB2.0保护拓扑

设计师开始关注衰减大和衰减频带宽的低通滤波器,以硅为材料的集成EMI滤波器是适合所有这些需求的滤波器,它表现出极宽的衰减范围,从800MHz到2GHz或3GHz,S21参数超过30db等。同时,这些滤波器可针对高速数据应用实现低寄生电容结构和超小的PCB空间。

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