便攜產(chǎn)品EMI濾波設(shè)計(jì)

在各品牌間激烈競(jìng)爭(zhēng)的推波助瀾下，便攜式電子產(chǎn)品在使用功能上呈多元化發(fā)展，且日漸復(fù)雜。由于其體積小、產(chǎn)品工作頻率愈來(lái)愈高，以及操作電壓愈來(lái)愈小，導(dǎo)致各功能模組產(chǎn)生的電磁信號(hào)在極小的體積內(nèi)相互干擾的情況越來(lái)越嚴(yán)重。另一方面，隨著各類電子產(chǎn)品（包括商用以及工業(yè)用）的日趨普及，對(duì)于便攜式電子產(chǎn)品的使用者而言，其所在環(huán)境的周圍處于操作使用中的電子產(chǎn)品數(shù)量密度越來(lái)越高，這些電子產(chǎn)品所累積產(chǎn)生的電磁輻射干擾也就更加嚴(yán)重，從而使得電磁干擾（EMI）問(wèn)題日趨復(fù)雜嚴(yán)重。
晶焱科技（Amazing Microelectronic）的技術(shù)團(tuán)隊(duì)在靜電放電（ESD）保護(hù)技術(shù)上，累積了豐富的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)。該公司的電磁干擾濾波器產(chǎn)品，主要就是針對(duì)便攜式電子產(chǎn)品在進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)，用來(lái)解決電磁干擾問(wèn)題而開(kāi)發(fā)出來(lái)的。為了能同時(shí)有效地解決電磁干擾問(wèn)題，并兼顧靜電放電保護(hù)的功能，晶焱科技陸續(xù)推出了數(shù)款具有靜電放電保護(hù)功能的電磁干擾濾波器。這些電磁干擾濾波器產(chǎn)品均屬于？型（pi-model）低通濾波器（LPF）。由于電磁干擾濾波器多應(yīng)用于電子產(chǎn)品的輸入輸出端口，因此濾波器架構(gòu)中的輸入輸出端對(duì)地（GND或VSS）的電容，一般為采用瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）的靜電放電保護(hù)元件，以兼顧高標(biāo)準(zhǔn)的靜電放電保護(hù)之用。這樣一來(lái)，除了可以提供良好的低通濾波效果之外，還具有很好的靜電放電保護(hù)效果。
手機(jī)是近年來(lái)最流行的便攜式電子產(chǎn)品之一。在每臺(tái)手機(jī)中，都一定至少有一張SIM（用戶識(shí)別模塊）卡，用于用戶識(shí)別以及存儲(chǔ)資料。而在新款的智能手機(jī)中，無(wú)論是哪種手機(jī)品牌，大多都有MMC（多媒體卡）/SD（安全數(shù)字存儲(chǔ)）卡，以供照相、電話簿、e-mail或短消息等資料的存儲(chǔ)之用。
在正常使用的狀態(tài)下，手機(jī)SIM卡或MMC/SD卡在資料傳輸?shù)倪^(guò)程中，其傳輸信號(hào)基本頻率（簡(jiǎn)稱基頻）的倍頻諧波輻射信號(hào)出現(xiàn)在手機(jī)的通訊頻段內(nèi)的時(shí)候，會(huì)造成手機(jī)射頻通訊信號(hào)某種程度的干擾。
反之，手機(jī)射頻通訊信號(hào)所產(chǎn)生的輻射，也會(huì)耦合到SIM卡或MMC/SD卡的資料傳輸信號(hào)之中，造成信號(hào)波形的失真。嚴(yán)重的話，將導(dǎo)致資料傳輸發(fā)生錯(cuò)誤。
針對(duì)SIM卡及MMC/SD卡這兩種應(yīng)用，晶焱科技提供了相應(yīng)的電磁干擾濾波器AZM-SIM01-03F以及AZM-MMC01-06F，可以解決上述電磁干擾問(wèn)題。表1為晶焱科技AZM-SIM01-03F及AZM-MMC01-06F電磁干擾濾波器產(chǎn)品的基本特性參數(shù)數(shù)值。這兩種電磁干擾濾波器均適用于5V或5V以下的額定電壓電路系統(tǒng)，線電容值分別為22pF及24.5pF。操作頻率在1GHz時(shí)，其插入損耗分別可達(dá)-20dB及-21.5dB，可以電磁干擾信號(hào)強(qiáng)度顯著降低至十分之一以下，以維持受保護(hù)電路的操作功能正常。

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在靜電放電保護(hù)方面，該系列產(chǎn)品中的暫態(tài)電壓抑制器具有極低的箝位電壓。AZM-MMC01-06F抗靜電保護(hù)效果可高達(dá)10kV以上（IEC 61000-4-2，contact mode ±10kV），AZM-SIM01-03F抗靜電保護(hù)效果更可高達(dá)15kV以上（IEC61000-4-2，contact mode ±15kV）。
當(dāng)靜電放電事件（ESD）發(fā)生時(shí)，瞬態(tài)電壓抑制器的箝位電壓越低，則越能即時(shí)地導(dǎo)通可觀的靜電放電電流，以使受保護(hù)電路免于遭受靜電放電的侵害而永久受損失效。圖1所示為利用傳輸線脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)（TLP）所測(cè)量到的AZM-SIM01-03F及AZM-MMC01-06F產(chǎn)品的箝位電壓圖。由圖中可以清楚看到，這兩種電磁干擾濾波器在傳輸線觸波產(chǎn)生系統(tǒng)輸出17A的高靜電放電電流下，其箝位電壓均低于8.5V，可以非常有效地提供受保護(hù)電路一個(gè)快速有效的靜電放電旁通通路（bypass path）。

圖1：AZM-SIM01-03F及AZM-MMC01-06F電磁干擾濾波器：在17A所對(duì)應(yīng)的箝位電壓均小于8.5V
另外，根據(jù)IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)所制訂的規(guī)格，第四級(jí)保護(hù)需提供至少接觸放電模式（contact discharge mode）8kV、空氣放電模式（air discharge mode）15kV以上的靜電放電保護(hù)能力。該系列產(chǎn)品提供接觸放電模式10kV以上的靜電放電保護(hù)能力，明顯超出IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)第四級(jí)所規(guī)定的需求數(shù)值。
由于便攜式設(shè)備需要依靠電池來(lái)供應(yīng)所需電力，因此在元件正常使用時(shí)，漏電流愈大，則電池的耗電量就愈大、可供電時(shí)間就會(huì)縮短。圖2所示為晶焱科技推出的AZM-SIM01-03F及AZM-MMC01-06F電磁干擾濾波器新產(chǎn)品的電流-電壓（I-V）特性曲線。由圖中曲線可知，電磁干擾濾波器新產(chǎn)品在適用的系統(tǒng)操作電壓（在此為5V或5V以下）時(shí)的漏電流遠(yuǎn)小于1uA，因此可延長(zhǎng)便攜式設(shè)備的電池可持續(xù)使用時(shí)間。

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圖2：AZM-SIM01-03F及AZM-MMC01-06F電磁干擾濾波器：I/O端對(duì)地（GND或VSS）所測(cè)量的DC漏電流值均遠(yuǎn)小于1uA
在封裝方面，晶焱科技的該系列產(chǎn)品采用引腳間距為0.4mm的矩形平面無(wú)引腳封裝（DFN）。因此，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以有效減少電磁干擾濾波器元件所占用的電路板面積，方便其它電路元件的設(shè)計(jì)，并且可以輕松地進(jìn)行焊接重工（rework），在進(jìn)行元件表面貼裝（surface mount）時(shí)，也不容易造成元件損壞。