如何解决手机等便携设备的EMI问题和ESD干扰

目前对于许多流行的手机(尤其是翻盖型手机)而言,手机的彩色lcd、oled显示屏或相机模块cmos传感器等部件,都是通过柔性电路或长走线pcb与基带控制器相连的,这些连接线会受到由天线辐射出的寄生gsm/cdma频率的干扰。同时,由于高分辨率cmos传感器和tft模块的引入,数字信号要在更高的频率上工作,这些连接线会像天线一样产生emi干扰或可能造成esd危险事件。
上述这种emi及esd干扰均会破坏视频信号的完整性,甚至损坏基带控制器电路。受紧凑设计趋势的推动,考虑到电路板空间、手机工作频率上的高滤波性能以及保存信号完整性等设计约束,分立滤波器不能为解决方案提供任何空间节省,而且只能提供针对窄带衰减的有限滤波性能,因此目前大多数设计者都使用集成的emi滤波器。
随着手机及相机等便携式设备中lcd显示屏分辨率的提高,视频信号的传输速率也越来越高,传统的滤波器方案已慢慢达到它们的技术极限。在配有高分辨率显示屏及嵌入式相机的手机中,信号是通过特定频率(取决于分辨率)从基带asic被传送至lcd及内嵌的相机上。视频分辨率越高,数据工作的频率亦越高。比如,对于30至60万像素的相机模块来说,时钟频率大约介于6至12mhz之间。因此建议将滤波器(上下)截止频率选择在30至50mhz范围内。随着分辨率的提高到数百万像素,时钟频率已超过60mhz,这要求滤波器的截止频率高达300mhz。
图1:新型滤波器单元结构(串联电阻为100欧姆,线电容为20pf)
图2:新型rc滤波器s21参数曲线
图3:英联电子lc滤波器单元结构
面对手机行业的这些发展趋势,传统的rc滤波器解决方案正在达到其极限。为满足手机视频信号的不断增高以及更强的抗esd浪涌能力需求,英联电子开发出基于lc结构的新一代emi滤波器。这种集成的lc滤波器结构可用来提供高达350mhz的截止频率,可支持时钟频率超过60mhz的数据速率。同时它能提供出色的滤波性能,在800mhz至2.5ghz的频率范围内衰减特性优于-25db。图4显示了采用此滤波器基本单元架构的s21参数指标。除滤波功能外,集成输入tvs管还能抑制高达15kv的空气放电esd冲击,达到了iec61000-4-2第4级工业标准所要求的性能水平。
图4:英联电子lc滤波器的s21参数曲线
英联电子的低电容emi滤波器um4411、um6411、um8411支持4、6及8线配置,每一种配置均包含侧接有tvs管的pi型rc滤波网络。器件采用了0.4mm管脚间距的qfn封装,可以为超薄手机的设计师们提供更为宽裕的设计空间。尤其在pcb的布板上,目前一些显示屏i/o连接座的管脚间距都是0.4mm,使用0.4mm管脚间距dfn封装的emi滤波器将有助于系统工程师布板。在器件的选择上,应根据数据通道的数量进行合理选择,图5中显示了使用一个8通道的滤波器和两个4通道滤波器在布板上的一些优势;同时选用一个8通道滤波器也比两个4通道滤波器的成本要低。
图5:emi滤波器管脚间距对布板的影响

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