電子設備高性能下的電源EMI解決方案

眾所周知，目前的電子產(chǎn)品正在不斷的向高性能發(fā)展。從多功能的手機，高端的數(shù)碼相機，到各式各樣的游戲機，與以往相比它們現(xiàn)在的功能復雜性不斷的增大，除了數(shù)字電路以外，還會集成很多通信功能在里面，例如藍牙等等。這樣廣泛的功能繼承以后，除了普通的輻射以外，內(nèi)部的EMC問題也是近幾年來非常熱門的討論話題。

　　內(nèi)部電源系統(tǒng)的EMI產(chǎn)生的原因有以下幾點。第一，移動終端的高速芯片不斷產(chǎn)生低電壓工作，降低了EMC的工作余量。第二，設備和數(shù)字設備的共用。第三，接口通信速度的提高。第四，汽車應用中電子控制的普及。

　　接下來簡單介紹一下電源內(nèi)部系統(tǒng)電磁兼容問題。以筆記本電腦為例，由于它有數(shù)字電路和通信電路，內(nèi)部的電路會產(chǎn)生一些輻射，噪聲很容易被周圍的天線接收到，接收到這些噪聲以后，就會對電路的接收靈敏度產(chǎn)生，這就是我們目前常說的內(nèi)部系統(tǒng)的電磁兼容問題。

　　這是產(chǎn)生靈敏度的幾個原理，主要的EMC路徑都可能會引起周圍的噪聲影響系統(tǒng)內(nèi)部的EMC兼容問題。

　　簡單說一下內(nèi)部系統(tǒng)的EMC兼容問題，EMC分為遠場和近場效應，通過對天線的簡單分析，就可以很好的幫助解決這個問題。

　　接下來從平板電腦的靈敏度下降開始展開后續(xù)的話題。由于各種電路工作時所產(chǎn)生的噪聲影響了天線的接收靈敏度，右上角播報語音視頻時，它會接收到比較大的噪聲能量，紅色表示在工作的時候，藍色表示在待機的時候，待機的時候噪聲就會降低很多。左下角的圖是在平板終端里面，高清攝像頭在工作的時候，(英)天線會接收到噪聲的能量，同樣紅色代表的是工作時的噪聲，而藍色代表的是待機的噪聲能量。最后是在LCD工作的時候，我們所看到的噪聲能量，紅色代表LCD點亮的時候，而藍色是LCD背光面的時候。

　　這是現(xiàn)在比較流行的智能手機，它有一個3G的天線，一個高清的攝像頭，以及CPU芯片，這些都有可能產(chǎn)生比較高頻的輻射噪聲，而這輻射噪聲被3G的天線耦合接收到的話，就會影響到3G天線的接收靈敏度。第二個是平板電腦，平板電腦在很多時候都會被當做一個音視頻處理的多媒體終端來使用，因此播放音樂的時候，一定會影響到客戶的使用。常見的平板終端中的噪聲來源，數(shù)字電路電源以及天線和音頻擺放的大致問題，這些因素對于我們發(fā)生問題的時候，找到解決的方法和對策非常重要。這塊是電池，這邊是主要的處理芯片以及電源管理芯片，而這邊是一個音頻回路，上面是高清的攝像頭，目前常用的平板高清當中，射頻部分都使用3G模塊，它的接收天線可能非?？拷肼暷芰勘容^高的元器件，或者是芯片，因此使用這樣的電子產(chǎn)品進行辦公的話，就會有內(nèi)部的電磁兼容問題，使得天線的接收靈敏度有很明顯的下降。

　　這是目前主流的一款智能手機，這上面的噪聲主要來源于電源管理芯片，其次是主芯片。因此我們必須有效的抑制噪聲在800—900的噪聲能量，可以發(fā)現(xiàn)這個方案對于整體的噪聲抑制是最有效的。

　　第二個同樣是智能手機，我們會嘗試一些其他的手法來抑制噪聲。這是接收端靈敏度的曲線，顯然靈敏度有一個明顯的改善。

　　這是剛才提到的音頻芯片以及音頻線，這是LCD背光控制芯片，它的電源上面追加了一個相關的電流，我們對平板電腦的噪聲能量進行分析，紅色是追加前的，藍色是追加后的，發(fā)現(xiàn)追加以后噪聲能量都會有一個很明顯的抑制效果，這就說噪聲源是來自于這兩個位置。下面列舉一下剛才的對策當中所使用到的EMC器件。平板電腦當中在音頻線上追加的0202，在音頻階段使用的時候，對音質不會產(chǎn)生太大的影響。這是在LCD上所產(chǎn)生的共模電板，它的長和寬都沒有超過一毫米，同時它是采用精細光刻的薄膜工藝進行加工的。

　　接下來這個是三端子電容。

　　下面我們對內(nèi)容做一個簡單的總結，此次演講的主要內(nèi)容是以平板電腦，智能手機為例，對靈敏度下降原理及內(nèi)部系統(tǒng)電磁兼容問題對策的研究。靈敏度下降，有輻射、傳導、耦合噪聲的影響，主導模式取決于接收天線的配置，通過電線性能解決問題很重要。平板電腦靈敏度下降機制，除了傳導噪聲，連接主板和LCD的電纜中輻射出的共模噪聲也會天線。噪聲源可以是LCD、PMIC，攝像頭，BBIC，音頻IC，SD卡，射頻模塊等。噪聲抑制對策主要有，電源噪聲濾除，如使用三端子電容器，鐵氧體磁珠;接口噪聲濾除，如使用共模扼流線圈;加強噪聲返回地面，即強化接地。

　　最后簡單介紹一下村田在上海開設的一個大型的EMC實驗室，以及所能給客戶提供的所有技術服務。領先的EMC對策就在您身邊，我們在里面可以提供所有的EMC相關的數(shù)據(jù)測試、方案解決、技術交流以及相關的分析評估。

　　位于最高層的內(nèi)部的屏蔽室，主要的作用有這幾點，靜電臺，可以做一些靜電的測試，這個是對共模定板的噪聲分析，這個是EMC系統(tǒng)的內(nèi)部兼容問題最需要的近場分析兼容儀。通過這些分析，可以很好的找到整個電路板的噪聲源，對噪聲源進行分析以后就可以找到一些對策。

　　村田在日本相關的研發(fā)中心都設立了大型的EMC實驗室，這三個大型的實驗室都可以給客戶提供技術支持服務及作為一些技術交流的場所。村田使用的是一些核心工藝的制造，不僅僅給廣大客戶提供尖端的EMC元器件，也希望給客戶提供EMC整體解決方案

　　上海的實驗室和日本的實驗室一樣都配備了目前相關的EMC實驗設備，以及經(jīng)驗非常豐富的測試人員。由于幾十年來的EMC經(jīng)驗積累，上海實驗室可以給客戶帶來更多問題的解決方案以及EMC方案的對策。村田致力于EMC的解決方案，不僅僅希望給客戶提供小型化的元器件，同時希望和客戶在初期開發(fā)的過程中就經(jīng)營合作，節(jié)約EMC的開發(fā)時間。