ESD和EMI防護(hù)設(shè)計的新挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)的ESD保護(hù)或EMI濾波功能是由分立或無源器件解決方案占主導(dǎo)地位,例如,防護(hù)ESD的變阻器或防護(hù)EMI的基于串聯(lián)電阻和并聯(lián) 電容器的PI型濾波結(jié)構(gòu)。手機(jī)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提高和新型IC的高EMI敏感度促使設(shè)計人員必須提高手機(jī)的抗干擾能力,因此某些方案的技術(shù)局限性已顯露出來了。
簡單比較變阻器和TVS二極管的鉗位電壓Vcl,就可以理解傳統(tǒng)解決方案的局限性。變阻器的鉗位電壓Vcl(8/20ms@Ipp=10A測試)顯示大約 40V,比TVS二極管的Vcl測量值高60%。當(dāng)必須實施IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)時,要想實現(xiàn)整體系統(tǒng)的穩(wěn)健性就不能怱視這種差別。除這個內(nèi)在的電壓差問題外,在手機(jī)使用壽命期內(nèi),隨著老化現(xiàn)象的出現(xiàn),無源器件 解決方案還暴露出電氣特性變化的問題。
因此,TVS二極管解決方案在ESD保護(hù)市場占據(jù)很大的份額,同時集成化的硅解決方案也是EMI濾波器不可或缺的組件。
手機(jī)EMI抗干擾功能
在某情況下,ESD問題并不是工程師要解決的唯一問題。因為手機(jī)發(fā)射和傳送RF信號時,很多電子組件受到RF輻射,因此,必須抑制RF輻射以保護(hù)正常的工作。甚至在某些情況下,某些IC自己也會產(chǎn)生RF輻射以及射頻干擾。
基本上,很多接口都會容易受到GSM脈沖的攻擊,如音頻線路或LCD或相機(jī)模塊,產(chǎn)生能夠聽見的噪聲或可以看見的屏幕抖動。這就是在設(shè)計手機(jī)時強(qiáng)烈推薦EMI濾波器的原因。
在某種意義上,EMI輻射抑制已成為下一代手機(jī)如多頻手機(jī)或3G手機(jī)的關(guān)鍵問題,因為現(xiàn)有解決方案即將達(dá)到技術(shù)極限。
采用分立的電阻和電容的單一阻容PI型濾波器設(shè)計不再是節(jié)省空間的解決方案。此外,因為衰減帶寬很窄,阻容濾波器的濾波性能極差。對于空間限制極嚴(yán),工作頻率擴(kuò)大幾個頻段的多頻手機(jī)和3G手機(jī),這類濾波器的缺陷明顯。
設(shè)計師開始關(guān)注衰減大和衰減頻帶寬的低通濾波器,以硅為材料的集成EMI濾波器是適合所有這些需求的濾波器,它表現(xiàn)出極寬的衰減范圍,從800MHz到 2GHz或3GHz,S21參數(shù)超過30db等。同時,這些濾波器可針對高速數(shù)據(jù)應(yīng)用實現(xiàn)低寄生電容結(jié)構(gòu)和超小的PCB空間。
在手機(jī)設(shè)計的初始階段,ESD和EMI問題變得越來越突出,必須根據(jù)實際應(yīng)用選擇專門的方法來解決ESD和EMI問題。雖然保護(hù)組件本身的性能十分關(guān)鍵,但是布局考慮也有助于提高系統(tǒng)的整體防護(hù)性能。