解决智能手机EMI干扰问题

        在科技创新的快速步伐中，手机(或移动电话)已经成为了人们普遍使用的生活必需品，智能手机的功能演进更是一日千里。
现今智能手机的功能除了基本的拨接电话和收发短信之外，还加入了人性化的触摸屏用户界面(UI)，将传统的按键输入转换为在3.5英寸或4英寸的大屏幕上直接以指尖触控输入。全球卫星定位系统(GPS)可以让用户本人或想要帮助用户摆脱困境的人得知用户手机所在的确切位置。简易收发电子邮件更是为商务人士提供了无法抗拒的贴心服务，并解决了原本必须使用相对笨重的笔记本电脑收发电子邮件的麻烦。高像素的照相和摄影功能使得人们不再需要随时携带数字相机或是摄影机。视频电话可以让相隔两地的用户如同坐在一起般地看着彼此的实时动态影像进行交谈。幻灯片投影演示功能让商务人士无需另外携带一台投影仪即可进行文稿演示。云运算(例如Apple iCloud)使人们在不同的地点只要能够上网就可以存取和编辑同一档案，而不再需要随时准备硬盘或者U盘(USB闪驱)。应用程序下载(JAVA程序下载，例如App store)功能使得手机在购买之后，仍能得以不断扩充和升级使用户获得想要的功能。掌上电脑(个人数字助理，PDA)方面的功能则有闹钟、日历、行程安排、计算器、字典、电话簿和地图等。娱乐方面的功能则有游戏、影音播放等。其它功能还包括彩铃和蓝牙耳机等等。
简略地介绍完智能手机拥有的强大功能后，就可以理解在硬件上同样需要相对应的先进技术规格才能完美地展现上述功能。因此，手机处理器制造商必须持续不断地推出更新、更快和功能更强大的处理器：从单核到双核，再到最近推出的四核(Snapdragon S4)处理器，他们希望能将智能手机所拥有的各种功能都发挥得淋漓尽致。有了强大的处理器，当然也要配合大容量的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及闪存(flash存储器)，才能支持存取大量的系统信息、应用程序和影音资料。
由于智能手机在有限体积内设计完成了诸多强大功能，因此在其印制电路板(PCB)上的元器件布局集成密度也越来越高，使得电路板上各元器件的尺寸和间距越来越小。因而个别功能在操作状态下所发射出的电磁噪声(高频谐波)更加容易干扰邻近电子元器件的正常运作。另一方面，由于生活中3C产品(即计算机、通信和消费产品)的普及，使得智能手机在待机状态下背景环境的电磁噪声(本底噪声)强度与日俱增。智能手机本身同时开启的功能数目越多(这些开启功能所造成的高频噪声将会叠加在背景环境电磁噪声之上)，就越会使得智能手机各功能的表现受到严重影响，而造成产品的电磁干扰(EMI)问题。
晶焱科技公司(AMC)在静电放电(ESD)防护技术上早已累积了丰富的技术和经验，其电磁干扰(EMI)滤波器产品均是针对智能手机硬件设计需求而开发。为了能够同时有效解决智能手机产品的电磁干扰问题，并兼顾静电放电防护的功效，晶焱科技陆续推出了数款具有静电放电防护功能的电磁干扰(EMI+ESD)滤波器。这些电磁干扰滤波器产品均属于Π型的低通滤波器(LPF)，其电路结构如图1所示。由于电磁干扰滤波器多应用于电子产品的输入/输出端口，因此滤波器架构中的输入/输出口对地电容一般会采用瞬态电压抑制器(TVS)的静电放电防护器件来兼做高标准的静电放电防护之用。因此，除了可以提供良好的低通滤波效果之外，还拥有很好的静电放电防护效果。



在智能手机的应用上，晶焱科技分别提供了液晶显示器(LCD)、用户身份识别(SIM)卡、手机键盘、多媒体/安全数码(MMC/SD)卡和通用串行总线(USB)等产品相对应的电磁干扰滤波器产品(表1)。近年来，MMC卡技术已逐渐被SD卡所代替，但由于MMC卡仍可被兼容SD卡的设备所读取，因此仍有其作用；USB则用于手机充电和资料存取。



另外，在LCD显示器应用上，晶焱科技也开发了相对应的芯片级(CSP)封装产品(如AZM-LCD01-04B、AZM-LCD02-08B、AZM-LCD03-10B和AZM-LCDL1-10B)，以满足客户的不同需求。


       
面向智能手机的电磁干扰滤波器产品
在静电放电防护方面，该系列产品中的瞬态电压抑制器具有极低的钳位电压(Vclamp)。当静电放电事件发生时，瞬态电压抑制器的钳位电压越低，则越能适时导通可观的静电放电电流，以避免受保护电路遭到静电放电侵害而造成永久受损失效。图2所示即为利用传输线脉冲产生系统(TLP系统)测量到的钳位电压比较图表。在图表中可以清楚看到，晶焱科技所开发的电磁干扰滤波器在17A的大静电放电电流下，其钳位电压远低于相似产品，因此可以非常有效地为受保护电路提供一个快速有效的静电放电旁路。



抗静电防护效果高达15kV以上(IEC 61000-4-2 ±15kV接触放电模式)。根据IEC 61000-4-2标准制定的规格，第四级防护至少需要提供8kV接触放电模式和15kV空气放电模式的静电放电防护能力。该系列产品提供了15kV以上接触放电模式的静电放电防护能力，明显超出了IEC 61000-4-2标准中第四级所规定的需求数值。
由于智能手机需要依靠电池来提供所需电能，所以在器件正常使用时漏电流越大，则电池供电的时间就将越短。图3所示为晶焱科技推出的电磁干扰滤波器新产品和相似产品的漏电流比较图。由图中两条曲线的比较可知，晶焱科技的电磁干扰滤波器新产品，其漏电流比相似产品更小，因此可以增加智能手机电池的可持续使用时长。



在封装方面，晶焱科技的电磁干扰滤波器产品在双排扁平无引脚(DFN)封装形式方面采用了0.4mm或0.5mm的引脚间距，在CSP形式方面则采用了0.4mm的引脚间距。因此，在进行系统设计时，可以有效缩减电磁干扰滤波器所需占用的电路板面积，而方便其它电路元器件的放置和设计。