EMI滤波+ESD保护方案 - 选择适合的集成EMI滤波及ESD保护方案

针对便携设备具体应用的EMI滤波+ESD保护方案

　　在便携设备市场，手机占据重要位置。自然地，手机中诸多位置都会应用到集成ESD保护的滤波器。就手机应用而言，常用的滤波器除了LC和RC滤波器，还有共模扼流圈EMI滤波器，这种滤波器帮助减少寄生电感，提供更出色的共模滤波。这些手机滤波器的类型带宽频谱见图3。

　　

 

　　图3：手机滤波器类型带宽频谱。

　　不同的手机应用需要采用不同的滤波器。一般而言，应用的数据率越高，滤波器线路的总电容就要越小。对于音频线路等数据率相对较低的手机应用而言，EMI滤波器的标准电容在几百个pF范围内，就足以提供优秀的滤波性能和最小的信号干扰。

　　其中，在扬声器、麦克风、音频插孔/耳机等音频应用中，可以选用LC或RC类型的滤波器，如安森美半导体的NUF2441FCT1G、NUF2450MUT1G、NUF2114MNT1G、NUF2116MNT1G和NUF4220MNT1G等，这些滤波器均集成了ESD保护功能，保护2条至4条音频线路，二极管电容在数十pF到240 pF之间。以NUF2441FC为例，这LC滤波器为2条音频线路提供EMI滤波与IEC61000-4-2第4级 ESD保护功能，采用倒装芯片(flip-chip)封装，以单颗IC替代2颗电感、4颗电容再加4颗TVS二极管，帮助节省成本及减小电路板占用空间。

　　NUF2450MUT1G也是一款双线式LC型EMI滤波及ESD保护器件，在800 MHz至5.0 GHz频率范围下提供大于-30 dB的衰减;这器件采用节省空间的uDFN 1.2×1.8×0.5 mm的超小封装，提供20 MHz的截止频率与极小的线路阻抗，非常适合需要低带通衰减的音频应用。NUF2114MNT1G则是一款双线式RC型EMI滤波及ESD保护器件，采用DFN8封装，在900 MHz至3.0 GHz频率下提供大于-30 dB的衰减，同样以单颗IC替代多达10颗分立元件，帮助降低成本及节省空间。

　　在手机应用中，显示屏和相机等数据线路的带宽比音频更高，可以采用RC滤波器，如安森美半导体采用uDFN封装的NUF40xx、NUF60xx和NUF80xx等系列器件。此外，安森美半导体还为数据线路滤波应用推出采用极小型WDFN/uDFN封装的X3系列RC滤波器，包括NUF4310MN和NUF4110MN。这新系列的4通道RC滤波器在2.5 V电压时的线路电容仅为17 pF，集成了40个分立元件，提供极小占位面积(1.0×1.4×0.75 mm/1.0×1.6×0.75 mm)、极低阻抗(100 Ω)和业界领先的ESD保护(IEC61000-4-2第4级)，支持高达120 Mbps带宽，适合手机、移动互连设备(MID)、便携式媒体播放器(PMP)、数码相机、膝上型电脑或上网本等便携产品的高分辨率相机模块和显示屏等应用。

　　在上述手机高分辨率显示屏和相机接口等数据应用中，还可以采用高速LC滤波器，如安森美半导体的NUF2900MN。与传统RC滤波器相比，高速LC滤波器的截止频率更高、宽频衰减更大、插入损耗更低。如NUF2900MN的典型截止频率为350 MHz，在800 MHz至6.0 GHz频率时提供大于-30 dB的衰减，插入损耗性能也更具优势，参见图4。

　　

 

　　图4：典型RC EMI滤波器与高速LC EMI滤波器(NUF2900)的响应性能比较。

　　值得一提的是，手机中的高带宽应用越来越多，显示屏尺寸更大且分辨率更高，而且空间受限，推动并行数据转向串行数据，解决方案就是采用低压差分信令(LVDS)来串行MDDI、MPPI、USB 2.0和uSerDes等数据，相应地采用共模扼流圈(CMC) EMI/RFI滤波器，通过高带宽差分信号，同时滤除不需要的共模EMI/RFI信号。在这方面，可以采用安森美半导体的NUC2401MN高速串行数据滤波器。这是业界首款集成超低电容(0.8 pF) ESD保护和共模滤波技术的CMC滤波器，采用小型2.0×2.2 mm DFN封装，单颗元件适合USB2.0(480 Mbps)、IEEE1394(400 Mbps)、MDDI(最高550 Mbps)、MIPI(最高1.0 Gbps)和HDMI 1.2(每通道最高1.32 Gbps)等多种高速设计，为这些应用消除共模噪声，提供纯净的数据流。

　　值得一提的是，NUC2401MN与电容同样低于1 pF的硅竞争器件相比，提供更优异的ESD钳位性能，非常适合高速数据线路的EMI滤波及ESD保护应用。

　　总结

　　手机等便携设备随着数据率及时钟频率的提高，越来越需要高性能的EMI滤波与ESD保护方案。安森美半导体提供新的集成型EMI滤波器，在提供优异的EMI/RFI滤波性能的同时，还提供符合IEC61000-4-2 4级标准的ESD保护功能，以单颗IC替代10颗甚至数十颗分立元件，非常适合手机等便携应用中的音频及数据线路应用。