手機設計中的抗電磁干擾EMI和ESD防護技術

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

上述這種EMI及ESD干擾均會破壞視頻信號的完整性，甚至損壞基帶控制器電路。受緊湊設計趨勢的推動，考慮到電路板空間、手機工作頻率上的高濾波性 能以及保存信號完整性等設計約束，分立濾波器不能為解決方案提供任何空間節省，而且只能提供針對窄帶衰減的有限濾波性能，因此目前大多數設計者都使用集成 的EMI濾波器。

隨著手機及相機等便攜式設備中LCD顯示屏分辨率的提高，視頻信號的傳輸速率也越來越高，傳統的濾波器方案已慢慢達到它們的技術極限。在配有高分辨率 顯示屏及嵌入式相機的手機中，信號是通過特定頻率(取決于分辨率)從基帶ASIC被傳送至 LCD及內嵌的相機上。視頻分辨率越高，數據工作的頻率亦越高。比如，對于30至60萬像素的相機模塊來說，時鐘頻率大約介于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。隨著分辨率的提高到數百萬像素，時鐘頻率已超過60MHz，這要求濾波器的截止頻率高達300MHz。

圖3：英聯電子LC濾波器單元結構。面對手機行業的這些發展趨勢，傳統的RC濾波器解決方案正在達到其極限。為滿足手機視頻信號的不斷增高以及更強的抗ESD浪涌能力需求，英聯電子開發 出基于LC結構的新一代EMI濾波器。這種集成的LC濾波器結構可用來提供高達350MHz的截止頻率，可支持時鐘頻率超過60MHz的數據速率。同時它 能提供出色的濾波性能，在800MHz至2.5GHz的頻率范圍內衰減特性優于-25dB。 圖4顯示了采用此濾波器基本單元架構的S21參數指標。除濾波功能外，集成輸入TVS管還能抑制高達15kV的空氣放電ESD沖擊，達到了 IEC61000-4-2第4級工業標準所要求的性能水平。

圖4：英聯電子LC濾波器的S21參數曲線。

英聯電子的低電容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接有TVS管的PI型RC濾波網 絡。器件采用了0.4mm管腳間距的QFN封裝，可以為超薄手機的設計師們提供更為寬裕的設計空間。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工程師布板。在器件的選擇上，應根據數據通道的數量 進行合理選擇，圖5中顯示了使用一個8通道的濾波器和兩個4通道濾波器在布板上的一些優勢；同時選用一個8通道濾波器也比兩個4通道濾波器的成本要低。

圖5 EMI濾波器管腳間距對布板的影響。