《電子技術(shù)應(yīng)用》
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手機(jī)中EMC和ESD防護(hù)技術(shù)
摘要: 目前對(duì)于許多流行的手機(jī),尤其是翻蓋型手機(jī)而言,,手機(jī)的彩色LCD,、OLED顯示屏或相機(jī)模塊CMOS傳感器等部件,,都是通過柔性電路或長(zhǎng)走線PCB與基帶控制器相連的,這些連接線會(huì)受到由天線輻射出的寄生GSM/CDMA頻率的干擾,。
Abstract:
Key words :

目前對(duì)于許多流行的手機(jī)(尤其是翻蓋型手機(jī))而言,,手機(jī)的彩色LCD、OLED顯示屏或相機(jī)模塊CMOS傳感器等部件,,都是通過柔性電路或長(zhǎng)走線PCB與基帶控制器相連的,,這些連接線會(huì)受到由天線輻射出的寄生GSM/CDMA頻率的干擾。同時(shí),,由于高分辨率CMOS傳感器和TFT模塊的引入,,數(shù)字信號(hào)要在更高的頻率上工作,這些連接線會(huì)像天線一樣產(chǎn)生EMI干擾或可能造成ESD危險(xiǎn)事件,。

上述這種EMI及ESD干擾均會(huì)破壞視頻信號(hào)的完整性,,甚至損壞基帶控制器電路。受緊湊設(shè)計(jì)趨勢(shì)的推動(dòng),,考慮到電路板空間,、手機(jī)工作頻率上的高濾波性能以及保存信號(hào)完整性等設(shè)計(jì)約束,分立濾波器不能為解決方案提供任何空間節(jié)省,,而且只能提供針對(duì)窄帶衰減的有限濾波性能,,因此目前大多數(shù)設(shè)計(jì)者都使用集成的EMI濾波器。

隨著手機(jī)及相機(jī)等便攜式設(shè)備中LCD顯示屏分辨率的提高,,視頻信號(hào)的傳輸速率也越來越高,,傳統(tǒng)的濾波器方案已慢慢達(dá)到它們的技術(shù)極限。在配有高分辨率顯示屏及嵌入式相機(jī)的手機(jī)中,,信號(hào)是通過特定頻率(取決于分辨率)從基帶ASIC被傳送至 LCD及內(nèi)嵌的相機(jī)上,。視頻分辨率越高,數(shù)據(jù)工作的頻率亦越高,。比如,,對(duì)于30至60萬像素的相機(jī)模塊來說,,時(shí)鐘頻率大約介于6至12MHz之間。因此建議將濾波器(上下)截止頻率選擇在30至50MHz范圍內(nèi),。隨著分辨率的提高到數(shù)百萬像素,,時(shí)鐘頻率已超過60MHz,這要求濾波器的截止頻率高達(dá) 300MHz,。

圖1:新型濾波器單元結(jié)構(gòu)(串聯(lián)電阻為100歐姆,,線電容為20pF)

圖2:新型RC濾波器S21參數(shù)曲線。

圖3:LC濾波器單元結(jié)構(gòu),。
 

面對(duì)手機(jī)行業(yè)的這些發(fā)展趨勢(shì),,傳統(tǒng)的RC濾波器解決方案正在達(dá)到其極限。為滿足手機(jī)視頻信號(hào)的不斷增高以及更強(qiáng)的抗ESD浪涌能力需求,,英聯(lián)電子開發(fā)出基于LC結(jié)構(gòu)的新一代EMI濾波器,。這種集成的LC濾波器結(jié)構(gòu)可用來提供高達(dá)350MHz的截止頻率,,可支持時(shí)鐘頻率超過60MHz的數(shù)據(jù)速率,。同時(shí)它能提供出色的濾波性能,在800MHz至2.5GHz的頻率范圍內(nèi)衰減特性優(yōu)于-25dB,。圖4顯示了采用此濾波器基本單元架構(gòu)的S21參數(shù)指標(biāo),。除濾波功能外,集成輸入TVS管還能抑制高達(dá)15kV的空氣放電ESD沖擊,,達(dá)到了 IEC61000-4-2第4級(jí)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所要求的性能水平,。

圖4:LC濾波器的S21參數(shù)曲線.
 

英聯(lián)電子的低電容EMI濾波器UM4411、UM6411,、UM8411支持4,、6及8線配置,每一種配置均包含側(cè)接有TVS管的PI型RC濾波網(wǎng)絡(luò),。器件采用了0.4mm管腳間距的QFN封裝,,可以為超薄手機(jī)的設(shè)計(jì)師們提供更為寬裕的設(shè)計(jì)空間。尤其在PCB的布板上,目前一些顯示屏 I/O連接座的管腳間距都是0.4mm,,使用0.4mm管腳間距DFN封裝的EMI濾波器將有助于系統(tǒng)工程師布板,。在器件的選擇上,應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)通道的數(shù)量進(jìn)行合理選擇,,圖5中顯示了使用一個(gè)8通道的濾波器和兩個(gè)4通道濾波器在布板上的一些優(yōu)勢(shì),;同時(shí)選用一個(gè)8通道濾波器也比兩個(gè)4通道濾波器的成本要低。

圖5 EMI濾波器管腳間距對(duì)布板的影響.
 

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