EMC標準更改，工程師如何應(yīng)對？

今天非常榮幸能夠有機會和大家一起交流。今天主要是講太陽誘電做的這些電容、電感產(chǎn)品，和經(jīng)驗給大家做一個分享。我要講的是應(yīng)用于EMC的容感器件選擇方面的一些想法?？赡艽蠹覍μ栒T電還不是很熟悉，我簡單介紹一下，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。太陽誘電成立于1950年，全球大概有一萬七千多名員工，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，去年金融危機有點下降。我們在中國國內(nèi)銷售以及技術(shù)支持的團隊主要是集中在香港、深圳、上海、蘇州、北京這些區(qū)域，我們在四川這邊，主要通過和我們的代理商一起來進行銷售以及技術(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。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陶瓷的厚度越來越薄，一層陶瓷介質(zhì)的厚度大概是0.5個uM，陶瓷電容最大的容量是100，疊的層數(shù)越來越多。從發(fā)展趨勢來看，我們認為陶瓷電容將會朝著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，陶瓷電容會以這個趨勢方向發(fā)展。陶瓷電容這個東西很簡單，大家知道它的特性主要是哪一些來構(gòu)成，我們設(shè)計的時候、選擇的時候要考慮它的哪些特性，我們知道容量，容量只是它的一個部分，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。

我們設(shè)計的時候也必須考慮到這一些參數(shù)、這一些特性。我們來做一個簡單的對比，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，我們就可以用一個測試，電源從這邊過來，這邊用一個濾波的電容。當然這說明什么問題？這是陶瓷的ESR值比較低，濾波效果比較好。當然大家說，是不是說有的鋁電解都可以換成陶瓷呢，不能這么說，電源的部分需要很大的容量，你也沒有辦法換，如果用在濾波來換，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換。還有一個世紀案例，大家都知道英特爾公司CPU的速度是越來越快，而且制作的工藝也是越來越精細化，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年晶圓是越來越小，我不是在給英特爾賣廣告，我是說明，由于IC做得越來越小，精細化越來越高，電壓也就是越來越低，原來驅(qū)動電壓一般是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，我們用來穩(wěn)壓的陶瓷電容器，我們很容易選個0.1謬的。為什么呢？高速運轉(zhuǎn)過程中，瞬間會有一個壓降，這個地方壓降最主要是業(yè)余陶瓷電容的容值和ESR值這個因素來決定的。第一個部分介紹了電容的應(yīng)用，下一個部分主要是電感方面。

電感方面，我們太陽誘電制作工藝相對于來講，比其他廠商要豐富一點，我們除了由下往上繞的電感，除此之外還有疊層電感，還有手機電源，還有射頻的、高頻的電感。這是詳細的，不同的尺寸、不同的厚度，有的是0.8的厚度，因為大家知道消費類電子產(chǎn)品要求小型化、超薄、低成本，都是滿足這個趨勢，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，濾波起來可能有些困難，大家選擇功率電感的時候可能有些困惑，功率電感選擇的時候我們考慮的參數(shù)和指標是什么，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。因為我們大家都知道電感在DCDC方面起的作用兩個，一個是作為濾波來用，第二是作為儲能來用，一般來講，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%的時候，這個時候電流值為多少，這個就叫飽和電流，溫升電流是電流不斷增大，電感表面溫度上升40度，這個來定義溫升電流值，因為電感慢慢溫度高之后可能會會被壞，所以限定一個值，在這個電流以下，電感不會被燒壞。實際使用的電流值不會超過電感的飽和電流，這樣穩(wěn)波電流會不斷的增大。如果你超過了溫升電流，很簡單，這個電感就會被燒壞。我們有不同的電感放在一起的話，我們來實測一下，比如說這個是我們不同的電感、不同尺寸的效率，大家也可以看到我們在低負載電流的時候，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，這個地方的噪聲就比較小，總之一點，大家選擇的時候，一定要考慮到感量下降到什么樣的程度。我們在選擇功率電感，就是一點，實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，考慮到這兩個因素大家來選，我曾經(jīng)去一家公司，他跟我講到峰值電流會到兩萬，大家知道TDSCDMA會有一個很高的電流，會有一個很低的電流，如果以高電流來選擇的話，電感尺寸非常大，考慮到峰值電流大、平均電流值小的特點，我們就可以電容小的電感。

當然電感的話，這是我們跟其他公司的對比，我們的效率要比這家公司的要高一點點，尺寸大小是一樣的，DCR值我們要小一點點。實際上我們考慮選擇電感的時候，除了直流電阻以外，還有銅線繞的圈數(shù)和粗細以外，還有交流的電流，交流對它影響比較大，如果開關(guān)品是750倍赫茲的話，大概是在這個水平上，藍色是太陽誘電的，紅色是競爭對手的，我們大概是1.5歐姆，他們交流的電阻大概是3歐姆，這樣他們的損耗會更大一點點。要使交流電阻比較低，有一個就是值損耗要小，繞了銅線之后，通過這個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，但是電感只有一個磁芯，這個地方采用磁份和樹脂來把它屏蔽。另外的話，這個成本也可以降低。

還有一點，我們在不同負載的情況下，在選擇這個電感要注意什么呢？比如說當你的負載比較低的情況下，一般的情況是你交流的成分會比較多。交流的成分比較多，就選擇交流電阻比較小了電感，它的效率就會高，那么負載比較大的情況下，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。

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噪聲無處不在，我們簡單講把它形容成幾點，傳導噪聲、輻射噪聲、射頻、干擾噪聲，對于不同的噪聲，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甚至更高的時候，都有很強的耐磨能力，接下來是穿芯的磁珠。如果說你在低頻普通信號線上濾波的話，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比較高。

下面一個部分主要是電感和磁珠有什么區(qū)別，實際上區(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，我故意選了一個感量比較接近的，一般電感在幾十歐姆的話，是這樣一個曲線，所以電感主要是傳導噪音，磁珠主要是輻射噪音。

選擇磁珠的時候，我們認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，然后再從輻射噪聲源的地方放一些EMI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選擇。這是磁珠，主要是三個，阻抗值、交流和電阻，還有感抗這三個部分組成。實際案例的話如果10M信號過來的話，發(fā)生信號是在200多畝的地方信號比較大，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，誰這樣一個電壓波形，我們發(fā)現(xiàn)用了以后，這個藍色的部分，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的，但是不能選擇太陡，太陡會產(chǎn)生共振。

還有另外會知道，它的曲線會不一樣，R值和X值，就是交流電阻和感抗，當交流電阻大于感抗的時候，這與信號有關(guān)系，它的效果要更好一點點。藍色就是交流電阻更大一點。由于時間關(guān)系，我說得稍微快一點，等一下可以私下找我，我們可以詳細交流。電感占低頻的濾波效果好一點，綠色的是磁珠，高頻的話，磁珠會好一點。在我們公司里面有模擬的軟件，大家可以免費下載，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了，我就不詳細的說了，但是有一點需要大家注意，現(xiàn)在有其他信號干擾，比如說GSM的900M、TD2.1G，對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的，它的共模效果比較好一點，這和其他公司的薄膜相比，我們是采用繞線工藝做的，所以高頻阻抗會更好一點。實際上和薄膜來對比的話，大家也看到1G以上頻率的話，濾波效果明顯要好一點。這個我們也有對應(yīng)USB3.0，截止頻率是實際的。基本上是這樣一個情況。謝謝大家。

主持人：我們現(xiàn)在進入問答階段。有問題嗎？

提問：你好，我遇到過我們工程師設(shè)計的DCDC電路，它的電感在工作的時候會叫，有噪音，但是電路工作正常，也不發(fā)熱，這種情況會不會影響可靠性，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，說明你的電感漏磁出來的與其他線路結(jié)合起來形成了噪聲，剛好是在這個頻率，這種情況下我有一個建議，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問題。

主持人：我們還可以問一個問題。

提問：我想問一下，剛才你說選電感要根據(jù)噪聲頻率來選，噪聲頻率怎么確認，在我電路設(shè)計初始階段。

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

提問：還有一個問題，網(wǎng)站上的軟件是可以免費下的？

范新雨：免費下載的，WWW.TY-TOP.COM。其實我們都是采用仿真軟件，這個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)動電壓、反映時間，可以看到電壓波形，比如在射頻的時候，你要調(diào)它的射頻，比如手機里面經(jīng)常可以看到把天線放在手機的下面，會有一些串擾，GSM900會有串擾，你就可以選擇比較大的。