電源EMI干擾解決方案隨電子設(shè)備高性能發(fā)展

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(jī)，高端的數(shù)碼相機(jī)，到各式各樣的游戲機(jī)，與以往相比它們現(xiàn)在的功能復(fù)雜性不斷的增大，除了數(shù)字電路以外，還會(huì)集成很多無(wú)線通信功能在里面，例如藍(lán)牙等等。這樣廣泛的功能繼承以后，除了普通的輻射干擾以外，內(nèi)部的EMC問(wèn)題也是近幾年來(lái)非常熱門(mén)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(diǎn)。第一，移動(dòng)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，無(wú)線設(shè)備和數(shù)字設(shè)備的共用。第三，接口通信速度的提高。第四，汽車應(yīng)用中電子控制的普及。

接下來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下電源內(nèi)部系統(tǒng)電磁兼容問(wèn)題。以筆記本電腦為例，由于它有數(shù)字電路和無(wú)線通信電路，內(nèi)部的電路會(huì)產(chǎn)生一些輻射干擾，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(huì)對(duì)無(wú)線電路的接收靈敏度產(chǎn)生干擾，這就是我們目前常說(shuō)的內(nèi)部系統(tǒng)的電磁兼容問(wèn)題。

這是產(chǎn)生靈敏度干擾的幾個(gè)原理，主要的EMC路徑都可能會(huì)引起周圍的噪聲影響系統(tǒng)內(nèi)部的EMC兼容問(wèn)題。

簡(jiǎn)單說(shuō)一下內(nèi)部系統(tǒng)的EMC兼容問(wèn)題，EMC分為遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)效應(yīng)，通過(guò)對(duì)天線的簡(jiǎn)單分析，就可以很好的幫助解決這個(gè)問(wèn)題。

接下來(lái)從平板電腦的靈敏度下降開(kāi)始展開(kāi)后續(xù)的話題。由于各種電路工作時(shí)所產(chǎn)生的噪聲影響了天線的接收靈敏度，右上角播報(bào)語(yǔ)音視頻時(shí)，它會(huì)接收到比較大的噪聲能量，紅色表示在工作的時(shí)候，藍(lán)色表示在待機(jī)的時(shí)候，待機(jī)的時(shí)候噪聲就會(huì)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(shí)候，(英)天線會(huì)接收到噪聲的能量，同樣紅色代表的是工作時(shí)的噪聲，而藍(lán)色代表的是待機(jī)的噪聲能量。最后是在LCD工作的時(shí)候，我們所看到的噪聲能量，紅色代表LCD點(diǎn)亮的時(shí)候，而藍(lán)色是LCD背光面的時(shí)候。

這是現(xiàn)在比較流行的智能手機(jī)，它有一個(gè)3G的天線，一個(gè)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(huì)影響到3G天線的接收靈敏度。第二個(gè)是平板電腦，平板電腦在很多時(shí)候都會(huì)被當(dāng)做一個(gè)音視頻處理的多媒體終端來(lái)使用，因此播放音樂(lè)的時(shí)候，一定會(huì)影響到客戶的使用。常見(jiàn)的平板終端中的噪聲來(lái)源，數(shù)字電路電源以及天線和音頻擺放的大致問(wèn)題，這些因素對(duì)于我們發(fā)生問(wèn)題的時(shí)候，找到解決的方法和對(duì)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(gè)音頻回路，上面是高清的攝像頭，目前常用的平板高清當(dāng)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(jìn)行辦公的話，就會(huì)有內(nèi)部的電磁兼容問(wèn)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(jī)，這上面的噪聲主要來(lái)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(gè)方案對(duì)于整體的噪聲抑制是最有效的。

第二個(gè)同樣是智能手機(jī)，我們會(huì)嘗試一些其他的手法來(lái)抑制噪聲。這是接收端靈敏度的曲線，顯然靈敏度有一個(gè)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(gè)相關(guān)的電流，我們對(duì)平板電腦的噪聲能量進(jìn)行分析，紅色是追加前的，藍(lán)色是追加后的，發(fā)現(xiàn)追加以后噪聲能量都會(huì)有一個(gè)很明顯的抑制效果，這就說(shuō)噪聲源是來(lái)自于這兩個(gè)位置。下面列舉一下剛才的對(duì)策當(dāng)中所使用到的EMC器件。平板電腦當(dāng)中在音頻線上追加的0202，在音頻階段使用的時(shí)候，對(duì)音質(zhì)不會(huì)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(zhǎng)和寬都沒(méi)有超過(guò)一毫米，同時(shí)它是采用精細(xì)光刻的薄膜工藝進(jìn)行加工的。

接下來(lái)這個(gè)是三端子電容。

下面我們對(duì)內(nèi)容做一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，此次演講的主要內(nèi)容是以平板電腦，智能手機(jī)為例，對(duì)靈敏度下降原理及內(nèi)部系統(tǒng)電磁兼容問(wèn)題對(duì)策的研究。靈敏度下降，有輻射、傳導(dǎo)、耦合噪聲的影響，主導(dǎo)干擾模式取決于接收天線的配置，通過(guò)電線性能解決問(wèn)題很重要。平板電腦靈敏度下降機(jī)制，除了傳導(dǎo)噪聲，連接主板和LCD的電纜中輻射出的共模噪聲也會(huì)干擾天線。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(duì)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(qiáng)噪聲返回地面，即強(qiáng)化接地。

最后簡(jiǎn)單介紹一下村田在上海開(kāi)設(shè)的一個(gè)大型的EMC實(shí)驗(yàn)室，以及所能給客戶提供的所有技術(shù)服務(wù)。領(lǐng)先的EMC對(duì)策就在您身邊，我們?cè)诶锩婵梢蕴峁┧械腅MC相關(guān)的數(shù)據(jù)測(cè)試、方案解決、技術(shù)交流以及相關(guān)的分析評(píng)估。

位于最高層的內(nèi)部的屏蔽室，主要的作用有這幾點(diǎn)，靜電臺(tái)，可以做一些靜電的測(cè)試，這個(gè)是對(duì)共模定板的噪聲分析，這個(gè)是EMC系統(tǒng)的內(nèi)部兼容問(wèn)題最需要的近場(chǎng)分析兼容儀。通過(guò)這些分析，可以很好的找到整個(gè)電路板的噪聲源，對(duì)噪聲源進(jìn)行分析以后就可以找到一些對(duì)策。

村田在日本相關(guān)的研發(fā)中心都設(shè)立了大型的EMC實(shí)驗(yàn)室，這三個(gè)大型的實(shí)驗(yàn)室都可以給客戶提供技術(shù)支持服務(wù)及作為一些技術(shù)交流的場(chǎng)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