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EMC,EMI设计相关技术文章基于可适用于便携设备的EMI滤波和ESD保护方案

如今的手机等便携设备的尺寸日趋小巧纤薄,同时又在集成越来越多的新功能或新特性,如大尺寸显示屏、高分辨率相机模块、高速数据接口、互联网接入、电视接收等,让便携设备的数据率及时钟频率越来越高。这样,便携设备面临着诸多潜在的电磁干扰(EMI)/射频干扰(RFI)源的风险,如开关负载、电源电压波动、短路、电感开关、雷电、开关电源、RF放大器和功率放大器、带状线缆与视频显示屏的互连及时钟信号的高频噪声等。因此,设计人员需要针对音频插孔/耳机、USB端口、扬声器、键盘、麦克风、相机、显示屏互连等多个位置,为便携设备选择适合的EMI/RFI滤波方案。

常见EMI/RFI滤波器类型及滤波要求

对于EMI/RFI滤波器而言,从架构上看,最常见的架构是“Pi”滤波器,顾名思义,这种架构类似于希腊字母“π”。常见的π型滤波器有两种,分别是C-R-C(电容-电阻-电容)滤波器和C-L-C(电容-电感-电容)滤波器。其中,C-R-C滤波器(见图1a)也称RC-π型滤波器或π型RC滤波器,用于音频及低速数据滤波应用;C-L-C滤波器(见图1b)也称作LC-π型滤波器或π型LC滤波器,用于音频、低速及高速数据滤波应用。

π型滤波器还有一种扩展类型,即形状象梯子的梯形滤波器,其中最常见的是LC(电感电容)梯形滤波器(见图1c),这种滤波器承受更高的数据率,但在滤波元件(电感或电容)增多时,尺寸和成本会成为问题,导致物料成本更高、封装更大。

基于可适用于便携设备的EMI滤波和ESD保护方案

图1:常见EMI/RFI滤波器类型的结构示意图:a) π型RC;b) π型LC;c) LC梯形。

这几种类型的EMI/RFI滤波器中,从频幅响应比较来看,π型RC滤波器的跃迁带(transition band)最宽,转折率(rolloff)最低;π型LC滤波器的转折率较低,但跃迁带适中;梯形滤波器则能实现极高的转折率及较窄的跃迁带宽。

就EMI/RFI滤波而言,以手机应用为例,传统上的一个基准频率是800 MHz,因为800 MHz接近手机所用频段的起始频率。大多数情况下,手机设计工程师要求在800 MHz以上频率进行滤波,这一般意味着最低30 dB的信号衰减。随着手机中功能的增多以及时钟与数据信号的分类,基准频率正在降低。许多便携电子产品制造商要求在400 MHz频率进行EMI/RFI滤波,未来可能还会要求在更低频率下进行EMI/RFI滤波。