面向LCD的電磁干擾濾波器設計

只要有電子信號的存在，在其附近使用的電子產(chǎn)品就有可能存在著電磁干擾(EMI)的問題。電磁干擾是一個常見于日常生活中的問題，例如：電視噪聲、收音機雜音，以及飛機起降時容易受到電子產(chǎn)品所發(fā)出電磁波訊號影響而導致電子儀表不正常的情形等。隨著科技的日益進步，電子產(chǎn)品的普及和多樣化也愈來愈廣，日常生活周圍所存在的電磁噪聲隨之愈來愈多，電磁干擾的問題也更加復雜。因此，電子產(chǎn)品在電路板及系統(tǒng)設計時，就應考慮電磁干擾的問題，以免產(chǎn)品出售后無法正常使用，或因嚴重影響其它電子產(chǎn)品的操作而遭到顧客退貨。

隨著電子產(chǎn)品集成度愈來愈高，所包含的功能愈來愈多，且售價愈來愈低，電子產(chǎn)品所遇到電磁干擾的問題自然也就更加嚴重。電子產(chǎn)品為實現(xiàn)重量輕、體積超薄、小巧的目標，以迎合消費者易于攜帶的需求，在電路板的設計上以高集成度為設計導向：采用相同功能、但體積或面積更小的組件，拿掉原本用作電磁干擾防護的金屬屏蔽、改用更細的地線或更小塊的地平面(ground plane)用作接地等。這些措施不僅能達到使產(chǎn)品外形輕巧的目的，更能節(jié)省許多產(chǎn)品開發(fā)的費用以及量產(chǎn)后的成本，但卻極不利于電磁干擾問題的解決。

為有效解決電子產(chǎn)品電磁干擾的問題，并能兼顧靜電放電(ESD)防護的功用，可以采用具有靜電放電防護功能的電磁干擾濾波器(EMI+ESD filter)。圖1所示即為常見的π型低通濾波器。在Input及Output端點之間的組件，可以是電阻或是電感組件。是采用電阻還是電感，應視產(chǎn)品的實際應用所需而定。

由于電磁干擾濾波器多應用于電子產(chǎn)品的輸出入端口，π型(π-model)低通濾波器架構中的Input端點及Output端點對GND的電容，一般會采用靜電放電防護組件，以兼做靜電放電防護之用。

晶焱科技(Amazing Microelectronic Corp.)在靜電放電防護技術上已累積了豐富的經(jīng)驗與技術。公司開發(fā)的應用于液晶顯示器的電磁干擾濾波器產(chǎn)品基本架構如圖2所示。由圖2電路示意圖可知：π型低通濾波器的Input與Output之間是采用電阻(RI/O)組件橋接，Input端點及Output端點對GND的電容則是采用雙向?qū)?bi-directional)的瞬時電壓抑制器(TVS)。因此，該系列產(chǎn)品除了可以提供良好的低通濾波效果之外，還擁有很好的靜電放電防護效果。

表1所列為晶焱科技已推出的應用于液晶顯示器的電磁干擾濾波器系列產(chǎn)品。適用于5V以下的額定電壓電路系統(tǒng)，線電容值約為27微微法拉(pF)。操作頻率在800百萬赫茲(MHz)時，其功率損耗可達-23dB，可以顯著地降低電磁干擾信號，以維持受保護電路的操作功能正常。晶焱科技同時推出三種不同通道數(shù)的電磁干擾濾波器產(chǎn)品，以方便其客戶依照不同需求選用合適的產(chǎn)品。

在靜電放電防護方面，該系列產(chǎn)品中的瞬時電壓抑制器具有極低的箝位電壓(Vclamp)、抗靜電防護效果更可高達1萬7千伏特以上(IEC 61000-4-2, contact mode ±17kV)。

在靜電放電事件的高導通電流下，瞬時電壓抑制器的箝位電壓越低則越能適時地被導通，以使受保護電路免于遭受靜電放電的侵害而永久受損失效。圖3所示為利用傳輸線脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)(TLP)所量得的箝位電壓比較圖。由圖中可以清楚看到，晶焱科技應用于液晶顯示器的電磁干擾濾波器，在17安培的高靜電放電電流下具有最低的箝位電壓，可以非常有效地提供受保護電路一個快速有效的靜電放電旁通路徑。

另外，根據(jù)IEC 61000-4-2標準所制訂的規(guī)格，第四級防護需提供至少接觸放電模式(contact discharge mode) 8千伏特(kV)、空氣放電模式(air discharge mode)15千伏以上的靜電放電防護能力。該系列產(chǎn)品提供接觸放電模式1萬7千伏特以上的靜電放電防護能力，明顯超出IEC 61000-4-2標準第四級所規(guī)定的需求數(shù)值許多。

現(xiàn)今的便攜式電子產(chǎn)品已普及到幾乎每個人都擁有一、兩種產(chǎn)品，如手機、數(shù)碼相機等。在使用上很受消費者關注的一點，就是在操作模式下電池可持續(xù)使用的時間。晶焱科技應用于液晶顯示器的電磁干擾濾波器系列產(chǎn)品，在操作模式下的組件漏電流極低，因此可以有效延長電池持續(xù)使用的時間，非常適合用于便攜式電子產(chǎn)品的液晶顯示器系統(tǒng)設計。

另一方面，晶焱科技的該系列產(chǎn)品采用芯片級封裝的形式。其芯片級封裝的錫球球距為0.4毫米。采用芯片級封裝的好處包括：在進行系統(tǒng)設計時，可以有效減省電磁干擾濾波器組件所需占用的電路板面積，方便其它電路組件的擺放與設計。沒有塑料封裝形式所存在的顯著寄生效應，因此，電子產(chǎn)品的主要電路性能不會受到明顯的影響。沒有塑料封裝的塑料外殼，更利于電磁干擾濾波器組件在操作狀態(tài)時的散熱。

發(fā)布者：呂勇