EMI/EMC問題系統(tǒng)設(shè)計的必修課。隨著數(shù)碼設(shè)備的不斷增多，以及這些設(shè)備中的信號繼續(xù)向更高速高頻演進，使技術(shù)人員在系統(tǒng)設(shè)計和測試過程中受這些問題困擾的程度也不斷加深。
不少技術(shù)人員對EMI和EMC的含義及其區(qū)別產(chǎn)生疑問。在與2009年的中國電子展(CEF)同期召開的電磁兼容技術(shù)研討會上，康佳技術(shù)開發(fā)中心的創(chuàng)始人陶顯芳則深入淺出地分享了他對EMI/EMC的理解：EMI/EMC關(guān)于如何解決電子產(chǎn)品產(chǎn)生的電磁場對其它設(shè)備干擾，以及如何防止電子產(chǎn)品受其它設(shè)備產(chǎn)生的電磁場干擾的問題；因此，對自身不容易受干擾而會干擾其它設(shè)備的電子產(chǎn)品只檢測EMI指標(biāo)就行了，一般要求把EMI信號強度抑制到40db/uV以下；但對于那些既容易受干擾，又會干擾其它設(shè)備的電子產(chǎn)品則既要檢測EMI指標(biāo)，又要檢測EMC指標(biāo)；比如開關(guān)電源作為電視機的一個配件，對電視機則需要進行EMI和EMC測試，而無需對開關(guān)電源進行測試。下文將介紹一些常被用來解決具體ESD和EMI/EMC問題的半導(dǎo)體產(chǎn)品和專家們的設(shè)計心得。
選擇正確的鐵氧體產(chǎn)品抑制輻射噪音
我們知道，電感能夠抑制交流信號，因此在信號傳輸過程可用作濾波器，以濾除衰減脈沖中的高頻部分。通過電感的直流電荷為電容說存儲，當(dāng)直流電變?nèi)酰娙蓍_始放電。因此選擇功率電感的額定電流是一個關(guān)鍵。
當(dāng)有直流疊加時，電感開始時降低，紋波電流會增加；而磁芯的直流繞阻Rdc和損耗電阻Rac相關(guān)聯(lián)，電流增加從而發(fā)熱導(dǎo)致溫度上升；因此，我們要設(shè)定與疊加的直流電和溫度相關(guān)的額定電流。一般而言，在測定電感時，持續(xù)通過直流電流導(dǎo)致L值降低，當(dāng)L降低30%時的直流電流值，被當(dāng)作直流電疊加的額定電流；而當(dāng)測定溫度時，持續(xù)通過直流電使溫度上升40%時的電流被當(dāng)作溫度上升的額定電流。當(dāng)超過直流疊加額定電流時，會使功率電感磁氣飽和L值下降，紋波電流增大而失控；而超過溫度上升額定電流，溫度的持續(xù)上升會燒毀元件。對于這兩個不同的指標(biāo)，到底應(yīng)該如何為功率電阻選擇最佳的額定電流呢？一般來說，應(yīng)該選擇較低值作為功率電感的額定電流，以避免故障的發(fā)生。
磁珠也算電感的一種，只是用法不一樣，應(yīng)用時一般都放在開關(guān)電源后面。磁珠主要用在應(yīng)付高頻線路的噪音輻射，相對來說貼片繞線磁珠的性能一般較好，而電感則一般和電容作為LC濾波使用。為了選擇更合適的磁珠產(chǎn)品，首先根據(jù)頻譜或輻射噪音數(shù)據(jù)確定徐降噪噪音的帶寬，然后選用波形變化小、Q值特性低的磁珠，以降低噪音。所選磁珠在需降噪頻帶上具有較高阻抗值，但是與共振頻率相比在低頻率帶寬中降噪效果更加明顯。最后，在設(shè)備上進行使用測試(而不是仿真/模擬測試)，如果達不到預(yù)期效果，就要對其進行更換。
液晶電視噪音的濾波抑制
我們能在各種各樣的電路中發(fā)現(xiàn)噪音。液晶電視中也有很多噪音源，比如MPU、SDRAM、D類放大等。在低頻段，電源電路會出現(xiàn)開關(guān)噪音，而在高頻段，時鐘和數(shù)據(jù)線也會存在噪音。因此，我們需要在每個電路中采取合適的對策。
音頻信號經(jīng)過D類功放放大和濾波，再經(jīng)音頻線路送到揚聲器還原。一般而言，共模噪音的頻率在300MHz以下，LC濾波器能幫助抑制諧波頻譜，但是它在抑制高頻噪音方面有所不足。閃存卡從數(shù)據(jù)線和時鐘線上輻射噪音，而小型化、高速化和高容化使地不穩(wěn)定和噪音頻率越來越高。而輻射噪音在水平和垂直兩個方向上都大大的超過標(biāo)準(zhǔn)線。通過在時鐘線上加T型濾波器(NFL18ST307X1C3)和在數(shù)據(jù)線上加L型濾波器(NFA21SL307X1A48)，可使噪音在兩個方向都處于標(biāo)準(zhǔn)線以下。
顯卡和AD轉(zhuǎn)換的走線一般很長，因為ADC經(jīng)常靠近AV端口，而AV端口有處于側(cè)面或前端的下面。這就是噪音輻射的原因。18MHz的諧波從水平和垂直方向都有輻射出來。因此，在ADC和圖形IC之間的數(shù)據(jù)線添加L型濾波器(陣列型)與160歐姆的電阻以進行抑制，其中，加電阻是為了保持信號的完整性。而采用村田制作元件(截止頻率300MHz的NFA21SL307X1A48)的噪音線路抑制仿真結(jié)果顯示，18MHz諧波噪音在兩個方向都得到了最大15dB的抑制。
LCD屏幕上的RSDS接口電路的回路設(shè)計通常阻抗較大，因此會輻射共模噪音。通過在時鐘和數(shù)據(jù)線上加一個200歐姆的共模扼流圈，可使點時鐘在垂直和水平方向上都達到11dB。而由于差分信號的相位偏移和內(nèi)部IC噪音進行耦合，使用于高速信號互連的LVDS也會輻射共模噪音，尤其是在數(shù)字板和LCD面板之間的線纜；這時也可通過在數(shù)據(jù)線上加一個200歐姆的共模扼流圈對時鐘噪音進行抑制。
由于液晶電視信號的傳輸速度越來越快，噪聲頻率和電流幅度更高。因此，針對多種電路中出現(xiàn)輻射噪音的抑制，村田制作提供的EMI濾波器包括：D類放大器(音頻線路：DLP&DLW系列，電源線路：NFM系列)，閃存卡(數(shù)據(jù)線路：NFA系列，時鐘線路：NFL系列)，ADC(數(shù)據(jù)線路：NFA系列)，RSDS和LVDS(DLP&DLW系列可用于數(shù)據(jù)和時鐘線路)，HDMI(DLW系列適用于數(shù)據(jù)線路)。
吸波材料成為通過EMI/EMC測試的新手段
開發(fā)階段工程師一般都需要考慮對多個無線信號的干擾加以控制，而結(jié)構(gòu)工程師則需要在上市前通過修改布局、增加濾波和采取屏蔽等手段抑制EMI以通過EMC測試。但干擾總是難以避免的，也不能據(jù)此就可保證認證測試的一次通過，而重新設(shè)計、反復(fù)測試所消耗的時間和成本卻是不可忽略的。工程人員傳統(tǒng)上可通過重新進行機械改造等方法減少諧波影響，但外形結(jié)構(gòu)的改變也有可能引入新的能量反射，因此對于高頻應(yīng)用來說采用吸波材料則顯得更加高效。
隨著本土制造廠商對EMI/EMC問題的重視，也吸引了韓國EMC中心在CEF上攜多家韓國材料企業(yè)來尋覓商機。而自稱韓國最好的專業(yè)吸波材料制造廠商的SunkYoung的經(jīng)理助理李肴珍(Jane LEE)對記者說，吸波材料能將入射的電磁能消耗掉，因此使用吸波材料可更快速有效地抗EMI/EMC，當(dāng)前韓國已有很多手機終端OEM采用吸波材料，但從她接觸的中國工程師來看，中國的手持設(shè)備OEM廠商采用吸波材料的還較少，但隨著中國電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相信會有越來越多的中國廠商會需要吸波材料。 |
