EMC標(biāo)準(zhǔn)更改，工程師如何應(yīng)對(duì)？

今天非常榮幸能夠有機(jī)會(huì)和大家一起交流。今天主要是講太陽(yáng)誘電做的這些電容、電感產(chǎn)品，和經(jīng)驗(yàn)給大家做一個(gè)分享。我要講的是應(yīng)用于EMC的容感器件選擇方面的一些想法。可能大家對(duì)太陽(yáng)誘電還不是很熟悉，我簡(jiǎn)單介紹一下，其次才是主要的電容、電感以及磁珠，包括共模電感這一塊跟大家介紹。

首先我們太陽(yáng)誘電主要是以電容器、電感、壓敏電阻、EMI濾波器、天線、模塊。太陽(yáng)誘電成立于1950年，全球大概有一萬(wàn)七千多名員工，銷售額大概在120到130億人民幣一年。這是我們銷售的推移圖，去年金融危機(jī)有點(diǎn)下降。我們?cè)谥袊?guó)國(guó)內(nèi)銷售以及技術(shù)支持的團(tuán)隊(duì)主要是集中在香港、深圳、上海、蘇州、北京這些區(qū)域，我們?cè)谒拇ㄟ@邊，主要通過和我們的代理商一起來(lái)進(jìn)行銷售以及技術(shù)支持這些服務(wù)。

給大家介紹一下陶瓷電容器在EMI、IMC濾波基礎(chǔ)的知識(shí)。首先我們要知道陶瓷電容發(fā)展的最新狀況以及與其他電容的關(guān)系。陶瓷電容由于近幾年來(lái)陶瓷的厚度越來(lái)越薄，一層陶瓷介質(zhì)的厚度大概是0.5個(gè)uM，陶瓷電容最大的容量是100，疊的層數(shù)越來(lái)越多。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，我們認(rèn)為陶瓷電容將會(huì)朝著ESR、ESL發(fā)展；基板彎了，但是電容還是不能裂開，比如軍工里面很惡劣的條件，陶瓷電容會(huì)以這個(gè)趨勢(shì)方向發(fā)展。陶瓷電容這個(gè)東西很簡(jiǎn)單，大家知道它的特性主要是哪一些來(lái)構(gòu)成，我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候、選擇的時(shí)候要考慮它的哪些特性，我們知道容量，容量只是它的一個(gè)部分，還有ESR值，還有容量值和頻率的關(guān)系，還有ESL值，還有溫升曲線，你的溫度升高的話，你的容值變化怎么樣，還有直流電壓特性，給一定的直流電壓，容值是不斷下降的。

我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候也必須考慮到這一些參數(shù)、這一些特性。我們來(lái)做一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比，陶瓷電容由于是內(nèi)部采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，ESR值也比較低，鉭電容是這樣，鋁電解是這樣。這樣的話，我們就可以用一個(gè)測(cè)試，電源從這邊過來(lái)，這邊用一個(gè)濾波的電容。當(dāng)然這說(shuō)明什么問題？這是陶瓷的ESR值比較低，濾波效果比較好。當(dāng)然大家說(shuō)，是不是說(shuō)有的鋁電解都可以換成陶瓷呢，不能這么說(shuō)，電源的部分需要很大的容量，你也沒有辦法換，如果用在濾波來(lái)?yè)Q，就可以用小容量的陶瓷換大容量的鋁電解。

一般的情況下，鋁電解我們建議換陶瓷是十分之一，鉭電容我們建議是五分之一的容量來(lái)?yè)Q。還有一個(gè)世紀(jì)案例，大家都知道英特爾公司CPU的速度是越來(lái)越快，而且制作的工藝也是越來(lái)越精細(xì)化，我昨天聽到安富利的辜其秋告訴我，英特爾正在開發(fā)33納米的技術(shù)，大家看到英特爾公司從96年晶圓是越來(lái)越小，我不是在給英特爾賣廣告，我是說(shuō)明，由于IC做得越來(lái)越小，精細(xì)化越來(lái)越高，電壓也就是越來(lái)越低，原來(lái)驅(qū)動(dòng)電壓一般是5V，現(xiàn)在看到一般是1V和1.2V，IC穩(wěn)定的電壓，我們是要求在10%以內(nèi)，如果你是5V的情況下，過去電壓可以允許大概是500毫V，現(xiàn)在是用了1V，允許穩(wěn)波電壓就是0.9V，最低的電壓。要不然電壓變化太大的話，IC工作就變得不穩(wěn)定，我們用來(lái)穩(wěn)壓的陶瓷電容器，我們很容易選個(gè)0.1謬的。為什么呢？高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，瞬間會(huì)有一個(gè)壓降，這個(gè)地方壓降最主要是業(yè)余陶瓷電容的容值和ESR值這個(gè)因素來(lái)決定的。第一個(gè)部分介紹了電容的應(yīng)用，下一個(gè)部分主要是電感方面。

電感方面，我們太陽(yáng)誘電制作工藝相對(duì)于來(lái)講，比其他廠商要豐富一點(diǎn)，我們除了由下往上繞的電感，除此之外還有疊層電感，還有手機(jī)電源，還有射頻的、高頻的電感。這是詳細(xì)的，不同的尺寸、不同的厚度，有的是0.8的厚度，因?yàn)榇蠹抑老M(fèi)類電子產(chǎn)品要求小型化、超薄、低成本，都是滿足這個(gè)趨勢(shì)，所以我們不斷開發(fā)這些產(chǎn)品。

特別是選擇一些功率電感，比如脈沖電流比較大，濾波起來(lái)可能有些困難，大家選擇功率電感的時(shí)候可能有些困惑，功率電感選擇的時(shí)候我們考慮的參數(shù)和指標(biāo)是什么，首先你要考慮感量是多大，第二是考慮到內(nèi)阻，第三要考慮到飽和電流，第四是溫升電流。因?yàn)槲覀兇蠹叶贾离姼性贒CDC方面起的作用兩個(gè)，一個(gè)是作為濾波來(lái)用，第二是作為儲(chǔ)能來(lái)用，一般來(lái)講，飽和電流一般指的是什么呢？

VC加DC的電流我們稱之為飽和電流，平均的電流我們就把它定義為溫升電流，我們業(yè)界一般的情況是采用感量下降30%的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候電流值為多少，這個(gè)就叫飽和電流，溫升電流是電流不斷增大，電感表面溫度上升40度，這個(gè)來(lái)定義溫升電流值，因?yàn)殡姼新郎囟雀咧罂赡軙?huì)會(huì)被壞，所以限定一個(gè)值，在這個(gè)電流以下，電感不會(huì)被燒壞。實(shí)際使用的電流值不會(huì)超過電感的飽和電流，這樣穩(wěn)波電流會(huì)不斷的增大。如果你超過了溫升電流，很簡(jiǎn)單，這個(gè)電感就會(huì)被燒壞。我們有不同的電感放在一起的話，我們來(lái)實(shí)測(cè)一下，比如說(shuō)這個(gè)是我們不同的電感、不同尺寸的效率，大家也可以看到我們?cè)诘拓?fù)載電流的時(shí)候，這是不同的尺寸，大家看到電流沒有多大變化，由于電流值感量下降的幅度比較大，之間的差異有出來(lái)了，感量比較大，溫波電流就比較大，這就是噪聲。

所以在感量變化幅度比較小，這個(gè)地方的噪聲就比較小，總之一點(diǎn)，大家選擇的時(shí)候，一定要考慮到感量下降到什么樣的程度。我們?cè)谶x擇功率電感，就是一點(diǎn)，實(shí)際電阻里面的最大值就選擇峰值電流，如果你的平均值電流比較小的情況下，就選擇溫升電流值，考慮到這兩個(gè)因素大家來(lái)選，我曾經(jīng)去一家公司，他跟我講到峰值電流會(huì)到兩萬(wàn)，大家知道TDSCDMA會(huì)有一個(gè)很高的電流，會(huì)有一個(gè)很低的電流，如果以高電流來(lái)選擇的話，電感尺寸非常大，考慮到峰值電流大、平均電流值小的特點(diǎn)，我們就可以電容小的電感。

當(dāng)然電感的話，這是我們跟其他公司的對(duì)比，我們的效率要比這家公司的要高一點(diǎn)點(diǎn)，尺寸大小是一樣的，DCR值我們要小一點(diǎn)點(diǎn)。實(shí)際上我們考慮選擇電感的時(shí)候，除了直流電阻以外，還有銅線繞的圈數(shù)和粗細(xì)以外，還有交流的電流，交流對(duì)它影響比較大，如果開關(guān)品是750倍赫茲的話，大概是在這個(gè)水平上，藍(lán)色是太陽(yáng)誘電的，紅色是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的，我們大概是1.5歐姆，他們交流的電阻大概是3歐姆，這樣他們的損耗會(huì)更大一點(diǎn)點(diǎn)。要使交流電阻比較低，有一個(gè)就是值損耗要小，繞了銅線之后，通過這個(gè)縫隙與外部金屬形成渦流的損耗比較小才行，過這些遲緩的縫隙，在金屬的地方形成渦流，但是電感只有一個(gè)磁芯，這個(gè)地方采用磁份和樹脂來(lái)把它屏蔽。另外的話，這個(gè)成本也可以降低。

還有一點(diǎn)，我們?cè)诓煌?fù)載的情況下，在選擇這個(gè)電感要注意什么呢？比如說(shuō)當(dāng)你的負(fù)載比較低的情況下，一般的情況是你交流的成分會(huì)比較多。交流的成分比較多，就選擇交流電阻比較小了電感，它的效率就會(huì)高，那么負(fù)載比較大的情況下，你的DC直流部分占得比較大的話，你要選擇直流電阻比較低的，這樣效率高一點(diǎn)。

下面交流一下磁珠的選擇方法。大家都知道剛才村田的同事也講了，EMI噪聲無(wú)處不在，我們簡(jiǎn)單講把它形容成幾點(diǎn)，傳導(dǎo)噪聲、輻射噪聲、射頻、干擾噪聲，對(duì)于不同的噪聲，我們最主要有爹層磁珠、繞線磁珠，等一下給大家介紹在1G以上2G甚至更高的時(shí)候，都有很強(qiáng)的耐磨能力，接下來(lái)是穿芯的磁珠。如果說(shuō)你在低頻普通信號(hào)線上濾波的話，我們可以推薦使用疊層的磁珠，如果您是在高頻的，用繞線的磁珠，大家看到它的截止頻率會(huì)比較高。

下面一個(gè)部分主要是電感和磁珠有什么區(qū)別，實(shí)際上區(qū)別在于什么呢，電感在比較低頻的部分效果比較好，磁珠主要是在高頻，我故意選了一個(gè)感量比較接近的，一般電感在幾十歐姆的話，是這樣一個(gè)曲線，所以電感主要是傳導(dǎo)噪音，磁珠主要是輻射噪音。

選擇磁珠的時(shí)候，我們認(rèn)為要把這條線使得比較穩(wěn)定，然后從發(fā)生噪聲的地方著手放一些元件，然后再?gòu)妮椛湓肼曉吹牡胤椒乓恍〦MI器件，選擇電感的話，為了避免共振，所以需要從比較平滑的曲線慢慢朝比較陡曲線的磁珠來(lái)選擇。這是磁珠，主要是三個(gè)，阻抗值、交流和電阻，還有感抗這三個(gè)部分組成。實(shí)際案例的話如果10M信號(hào)過來(lái)的話，發(fā)生信號(hào)是在200多畝的地方信號(hào)比較大，我們的磁珠就選200多M阻值的地方，靠近噪聲頻率的磁珠，如果沒有使用磁珠的情況下，誰(shuí)這樣一個(gè)電壓波形，我們發(fā)現(xiàn)用了以后，這個(gè)藍(lán)色的部分，下降了很多，而且電壓波形也比較穩(wěn)定，所以首先搞清楚噪聲頻率是在什么地方，那么選擇阻值稍微大一點(diǎn)的，但是不能選擇太陡，太陡會(huì)產(chǎn)生共振。

還有另外會(huì)知道，它的曲線會(huì)不一樣，R值和X值，就是交流電阻和感抗，當(dāng)交流電阻大于感抗的時(shí)候，這與信號(hào)有關(guān)系，它的效果要更好一點(diǎn)點(diǎn)。藍(lán)色就是交流電阻更大一點(diǎn)。由于時(shí)間關(guān)系，我說(shuō)得稍微快一點(diǎn)，等一下可以私下找我，我們可以詳細(xì)交流。電感占低頻的濾波效果好一點(diǎn)，綠色的是磁珠，高頻的話，磁珠會(huì)好一點(diǎn)。在我們公司里面有模擬的軟件，大家可以免費(fèi)下載，輸入一定條件之后，可以看到電壓的波形、還有噪聲，還有這些電容電感選形的器件。

最后一個(gè)部分就是共模電感，剛才也講到了USB、HDMI這些地方用到共模電感，我們沈先生講得很詳細(xì)了，我就不詳細(xì)的說(shuō)了，但是有一點(diǎn)需要大家注意，現(xiàn)在有其他信號(hào)干擾，比如說(shuō)GSM的900M、TD2.1G，對(duì)USB干擾比較大，它的共模阻抗要注意，你要用在這些頻率的話，要用這些阻值比較大一點(diǎn)的，它的共模效果比較好一點(diǎn)，這和其他公司的薄膜相比，我們是采用繞線工藝做的，所以高頻阻抗會(huì)更好一點(diǎn)。實(shí)際上和薄膜來(lái)對(duì)比的話，大家也看到1G以上頻率的話，濾波效果明顯要好一點(diǎn)。這個(gè)我們也有對(duì)應(yīng)USB3.0，截止頻率是實(shí)際的?；旧鲜沁@樣一個(gè)情況。謝謝大家。

主持人：我們現(xiàn)在進(jìn)入問答階段。有問題嗎？

提問：你好，我遇到過我們工程師設(shè)計(jì)的DCDC電路，它的電感在工作的時(shí)候會(huì)叫，有噪音，但是電路工作正常，也不發(fā)熱，這種情況會(huì)不會(huì)影響可靠性，電感的選擇是不是有什么問題？

范新雨：為什么發(fā)生噪音呢？是電磁干擾，說(shuō)明你的電感漏磁出來(lái)的與其他線路結(jié)合起來(lái)形成了噪聲，剛好是在這個(gè)頻率，這種情況下我有一個(gè)建議，你可以選擇不同形式的電感，比如你的電感是由下往上繞的，沒有磁屏蔽的結(jié)構(gòu)。可以選擇橫向的，這樣的話就可以解決這個(gè)問題。

主持人：我們還可以問一個(gè)問題。

提問：我想問一下，剛才你說(shuō)選電感要根據(jù)噪聲頻率來(lái)選，噪聲頻率怎么確認(rèn)，在我電路設(shè)計(jì)初始階段。

范新雨：這需要一個(gè)設(shè)備，靜電場(chǎng)分析儀，通過找到噪聲頻率，對(duì)癥下藥，選擇什么樣的磁珠。

提問：還有一個(gè)問題，網(wǎng)站上的軟件是可以免費(fèi)下的？

范新雨：免費(fèi)下載的，WWW.TY-TOP.COM。其實(shí)我們都是采用仿真軟件，這個(gè)就是仿真軟件在這里輸入容量、賴壓、厚度，這里很多的規(guī)格讓你選擇，還有在這里有電感的，還有磁珠的，這是器件選型的軟件，還有剛才所講到另外的，這個(gè)也是仿真軟件，你輸入一定的條件，選擇器件的特性，比如驅(qū)動(dòng)電壓、反映時(shí)間，可以看到電壓波形，比如在射頻的時(shí)候，你要調(diào)它的射頻，比如手機(jī)里面經(jīng)?？梢钥吹桨烟炀€放在手機(jī)的下面，會(huì)有一些串?dāng)_，GSM900會(huì)有串?dāng)_，你就可以選擇比較大的。