帶靜電（ESD）抑制的薄膜共模濾波器

帶靜電（ESD）抑制的薄膜共模濾波器新型TDKTCE1210系列是世界上第一款在單個元件上提供高速共模噪聲抑制和靜電（ESD）保護(hù)的薄膜共模濾波器，可減少元器件數(shù)量，縮小安裝面積，增強(qiáng)移動設(shè)備功能。

集成電路的半導(dǎo)體工藝尺寸越來越小時(shí)，移動設(shè)備越來越易受靜電影響。同時(shí)，高速和高頻操作需要對高速接口產(chǎn)生的共模噪聲進(jìn)行防護(hù)。薄膜共模濾波器TCE1210系列具有靜電抑制功能，不僅能夠抑制共模噪聲而且防止靜電放電對重要元件的影響。新型薄膜共模濾波器采用先進(jìn)的薄膜工藝技術(shù)制成，體積更小更薄，僅為1.25×1.0×0.60mm3。該系列濾波器榮獲日刊工業(yè)新聞社–一家令人尊敬的日本商務(wù)和工業(yè)日報(bào)出版社–頒發(fā)的電氣和電子元件類的“ChoMonodzukuri2008年創(chuàng)新零件和元件大獎”。

許多高速數(shù)字界面，如USB或HDMI，采用差模傳輸。信號由具180度相位差的兩條線來傳輸。理論上差模傳輸，又稱為平衡傳輸，相對于單線傳輸系統(tǒng)，噪聲輻射更小，并且?guī)缀醪皇芷渌到y(tǒng)輻射噪聲的干擾和影響。然而在現(xiàn)實(shí)中，兩個信號相位只要稍微偏離，或脈沖寬度或振幅存在差異，則會出現(xiàn)失衡分量，即偏斜，并且產(chǎn)生共模噪聲電流，從而導(dǎo)致系統(tǒng)故障和其它問題。

除非采取保護(hù)措施，連接數(shù)碼設(shè)備的電纜就會成為噪聲源。因此，需要共模濾波器作為元器件來確保電子設(shè)備和接口間的電磁兼容性（EMC）。

采用硬盤（HDD）磁頭技術(shù)的微型化超微型共模濾波器在手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)中需求相當(dāng)大，微型化已達(dá)至可能的極限。因此，為了將薄膜導(dǎo)電層生成至鐵氧體層上，工程師采用了TDK先進(jìn)的原用于制作硬盤磁頭的薄膜工藝技術(shù)。因此，TCM系列薄膜共模濾波器相比傳統(tǒng)濾波器占用不到一半的空間。

尤其是移動設(shè)備，因?yàn)殡娎|的頻繁插入和移除，有大量的觸摸操作，因此，其電路也必須擁有可靠的器件來防護(hù)靜電影響（ESD）。

圖表一：共模濾波器TDKTCE1210系列的基本結(jié)構(gòu)TDKTCE1210系列將微間隙靜電保護(hù)元件集成至薄膜制造技術(shù)制成的共模濾波器內(nèi)。

新型TCE1210系列通過具有穩(wěn)定特征的微間隙電極結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在單個元件上整合靜電保護(hù)和共模噪聲抑制功能。微間隙靜電抑制器將一對電極封裝在玻璃管內(nèi)并制成片式元件–實(shí)際上就是一個微型電涌放電器。微間隙靜電抑制器的最大優(yōu)點(diǎn)就是具有極低的端子間電容，有效地抑制靜電，同時(shí)在極高的數(shù)據(jù)傳輸速率下不會扭曲信號。

微間隙靜電抑制器采用鐵氧體基材制成，基材上的一個薄膜線圈、絕緣層和其它層經(jīng)堆疊制成薄膜共模濾波器（圖表一）。

圖表二：USB3.0信號的輻射噪聲

當(dāng)使用TDKTCE1210系列濾波器時(shí)，噪聲減少了大約15dB.

TCE1210系列完全符合USB3.0要求，且綽綽有余。圖表二顯示了確認(rèn)共模濾波器效果的測量數(shù)據(jù)。一個2.5GHz（5Gbit/s）的USB3.0信號用作傳輸信號。如未使用濾波器，噪聲水平峰值在2至3GHz范圍出現(xiàn)。采用TCE1210系列后，噪聲減少了大約15dB.

圖表三：帶有壓敏電阻和TDKTCE1210共模濾波器的特征阻抗

TDKTCE1210能夠?qū)崿F(xiàn)90Ω(?}7)的特征阻抗，達(dá)到新的USB3.0要求。

TCE1210系列的靜電抑制效能清楚地展示在圖表三中。使用1pF端子間電容的壓敏電阻時(shí)，特征阻抗降至80Ω以下。使用USB3.0后，特征阻抗的新參數(shù)上升至90±7Ω。這樣，TCE1210系列特征阻抗就達(dá)到以上要求，證明將來對信號幾乎不會產(chǎn)生影響。

圖表四：有和無TDKTCE1210系列的靜電吸收對比

TDKTCE1210能有效地吸收靜電至可忽略的水平。

此外，未采取防靜電對策時(shí)，在波形圖上能觀察到陡峭的尖峰。TCE1210系列濾波器對吸收靜電有明顯效果。（圖表四）

元器件數(shù)量大大減少TCE1210系列可大量減少元器件數(shù)量和所需的安裝面積。例如，差模傳輸?shù)腍DMI，以前一個端子用四個共模濾波器，每個濾波器有兩個壓敏電阻，需要用12個元件。對比一下，使用TCE1210系列濾波器和集成靜電抑制后，僅需安裝四個元件。

關(guān)鍵數(shù)據(jù)：TDKTCE1210薄膜共模濾波器

類型TCE1210-900-2P共模阻抗[Ω]最小60，典型90截止頻率[GHz]5.0靜電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-24級兼容鉗位電壓(最大值)[V]100額定電壓(最大值)[V]10額定電流[mA]100尺寸[mm3]1.25×1.00×0.60

隨著功能越來越先進(jìn)和微型化進(jìn)一步提升，要求移動設(shè)備如移動電話、數(shù)碼相機(jī)和便攜式音樂播放器的元件數(shù)量減少和安裝面積縮小的要求也越來越強(qiáng)烈。傳輸信號提升到更高頻率時(shí)，改進(jìn)共模噪聲抑制技術(shù)將十分重要。同時(shí)移動設(shè)備靜電抑制會在半導(dǎo)體工藝尺寸逐步縮小后變得一樣重要。TCE1210系列通過針對和滿足以上要求以提升移動設(shè)備效能，使其性能更可靠。

信息框：共模濾波器基本噪聲抑制原理

共模濾波器是兩根導(dǎo)線同方向地卷繞在環(huán)形磁芯上的電子元件。當(dāng)電流通過線圈時(shí)，所生成的磁通量流經(jīng)磁芯。同時(shí)信號電流也通過線圈。然而，使用了差模，其中傳出和返回信號以反方向