眾多濾波器芯片可擺脫EMI的陰影

眾多濾波器芯片可擺脫EMI的陰影隨著PC和無線通信業(yè)的成長，能減輕電磁干擾(EMI)和射頻干擾(RFI)的芯片大小濾波器的性能不斷改進(jìn)并且越來越流行?？焖傩抻喌膰H規(guī)范和新興的技術(shù)問題，使得元件造商們可隨時(shí)滿足OEM制造商在更小空間提供更多性能的需求。出現(xiàn)了越來越多的板上安裝和/或表面安裝的設(shè)計(jì)。應(yīng)用也大量涌現(xiàn)。這些應(yīng)用包括普通應(yīng)用到消費(fèi)應(yīng)用(蜂窩電話)、到特殊應(yīng)用(藍(lán)牙)，其中以汽車電子應(yīng)用尤為盛行。此外，用于EMI/RFI濾波的工程設(shè)計(jì)工具開始涉及網(wǎng)絡(luò)。

AVX公司的應(yīng)用經(jīng)理RonDemcko說：“關(guān)于EMI/RFI最直接的問題就是產(chǎn)品必須符合最新的電磁兼容(EMC)指示”，這些指示是最初針對(duì)EMI(即任何引起不必要響應(yīng)的電氣干擾)和RFI提出的IEC801和50081/2發(fā)射和通用抗擾性規(guī)范的繼承，EMI和RFI一般是通過天線影響器件的，并且由于輻射形成干擾。

這些規(guī)范是在80年代末和90年代初推出的，現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)充成為“歐洲規(guī)范”(EN)、CISPR、聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)以及亞洲有關(guān)CNS的要求。在商界，上述規(guī)范包括了涉及信息技術(shù)設(shè)備/電信、音頻-視頻系統(tǒng)、重工業(yè)以及汽車等的規(guī)范。EN規(guī)范的每個(gè)修訂版本通常都是為了加強(qiáng)指導(dǎo)。據(jù)報(bào)道，為順應(yīng)需求，其最新版于2001年7月發(fā)布。

涉及的不僅是所謂的無線電頻譜，還有電源線，包括從直流到數(shù)百兆赫茲的輻射。就基站和類似設(shè)備所面臨問題，Demcko表示：“擺脫管制正在引起由交流電源而引發(fā)的一系列問題，電源質(zhì)量不盡人意，存在許多開關(guān)瞬態(tài)現(xiàn)象。此外，時(shí)鐘離線路更近、電路板會(huì)更小、環(huán)境條件變得更加苛刻”。

VishayIntertechnologiesInc.的高級(jí)副總裁GlyndwrSmith說：“對(duì)于EMI/RFI，主要是利用分立元件實(shí)現(xiàn)一般的旁路。理想情況是集成無源器件進(jìn)行濾波，問題的關(guān)鍵是在更加緊湊的空間內(nèi)加工出更大的電容量，制作出精度更高的電阻。但這將使情況更加復(fù)雜，尤其是在提倡EMC的今天，元件被排布得更加緊湊”。該公司是超精密電阻、電容的開發(fā)者，擅長于薄/厚膜以及批量金屬箔制造技術(shù)。

事實(shí)上，噪聲(任何有害的單一或?qū)拵л椛?通過兩個(gè)方向傳播：進(jìn)入和來自系統(tǒng)。隨著高頻應(yīng)用的激增，許多應(yīng)用中采用了無線裝置，更加緊迫的濾波需求主要取決于三個(gè)因素。無線技術(shù)的趨勢是采用最小功率等級(jí)，本地產(chǎn)生的噪聲成為到達(dá)便攜裝置的主要頻譜塊。其次，人口密度：人越多，相互鄰近的裝置越多。此外，設(shè)備中的器件也更加緊湊，電感和輻射場相互偶合。半導(dǎo)體器件對(duì)直接和間接的電磁影響更加敏感。

SpectrumControlInc.公司營銷主管LeonardoMarsala說：“移動(dòng)電話本身發(fā)射噪聲，而每個(gè)電話發(fā)出的噪聲是不同的。不論是PC或鉆孔機(jī)，事實(shí)上任何物體都是一種潛在的噪聲源”。該公司是一家主要的LC濾波器制造商，它提供多種EMI/RFI產(chǎn)品、濾波器陣列以及互連產(chǎn)品。

處理噪聲和易受干擾問題的公司主要是那些具有豐富電阻和電容制造技術(shù)或薄/厚膜制造技術(shù)的公司。這些公司是完全不同的，主要分為兩種陣營。一種陣營專攻帶齊納二極管的電阻-電容(RC)網(wǎng)絡(luò)(用于信號(hào)線和電源應(yīng)用)。另一陣營則擅長于LC網(wǎng)絡(luò)(用于射頻和電源應(yīng)用)。有些則同時(shí)生產(chǎn)RC和LC器件。

最新的產(chǎn)品包括從分立精密組件到各種采用多種結(jié)構(gòu)和器件的模塊，包括通孔和多層芯片電容和電感器。其它產(chǎn)品依賴于薄/厚膜陣列和硅制造技術(shù)。有時(shí)候，也有一些在半導(dǎo)體專門技術(shù)方面非常著名的制造商染指這一領(lǐng)域?？偠灾?，所有器件都趨向于盡可能小并且為印制板或表面安裝。在任何情況下，濾波器本身并不能構(gòu)成解決方案，廠家的目的是為了幫助OEM制造商，使其專用系統(tǒng)滿足國際標(biāo)準(zhǔn)。來自BournsInc.(里弗賽德，加利福尼亞)公司的601系列T型濾波器就是當(dāng)今RC專家們生產(chǎn)活動(dòng)的一個(gè)縮影，該濾波器針對(duì)的是PC、數(shù)據(jù)終端、測試設(shè)備以及過程控制器等應(yīng)用。其它包括來自KOASpeerElectronicsInc.(Bradford,Pa.)公司的RC網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，它們是USB口濾波器、PECL濾波器網(wǎng)絡(luò)的CTX線以及用于I/O口的CRA10Y抽頭濾波器網(wǎng)絡(luò)。

AVX推出了其新開發(fā)的用于EMI的微型濾波器，其直徑僅0.073英寸，打破了濾波器的尺寸障礙。椐稱這種微型濾波器專門用于航空及航天領(lǐng)域?？商峁┑姆绞接泻附有秃托o型，它們具有L型、C型和T型等多種定制網(wǎng)絡(luò)。它們具有50,000pF的電容量，工作電壓50Vdc至200Vdc。擅長RC陣列的AVX還在表面安裝1206陣列、W3F4系列中提供了一種擴(kuò)張通孔電容線路。它含有用于多線設(shè)計(jì)的具有雙接地連接的四個(gè)單元，這種多線設(shè)計(jì)要求EMI抑制、寬帶I/O濾波或電源調(diào)理。據(jù)AVX稱，它還可在5GHz的數(shù)字電路中有效地降低噪聲。應(yīng)用領(lǐng)域包括收發(fā)器、蜂窩電話、膝上計(jì)算機(jī)和機(jī)頂盒以及汽車和醫(yī)用設(shè)備。

其它還有來自CIITechnologiesInc.公司Corcom分部的芯片大小濾波器產(chǎn)品，其B和B-LowCost系列適用于通用電源濾波。據(jù)稱它們可與芯片型濾波器媲美。系列中，許多共模LC設(shè)計(jì)可對(duì)線對(duì)地噪聲實(shí)施控制，大小只有1.82×2.53英寸。另一個(gè)擁有豐富的濾波器系列、幾種EMI濾波器和表面安裝能力但沒有推出表面安裝EMI濾波器的公司是TokoAmericaInc.。另外兩個(gè)公司宣布了特種封裝技術(shù)的進(jìn)展。IRCInc.宣稱其RC網(wǎng)絡(luò)集成度高，并以TaNCap系列和TaNSil技術(shù)薄模網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)制造。同時(shí)，芯片級(jí)封裝已在開發(fā)之中。

在功率半導(dǎo)體方面最著名的STMicroelectronics公司也在走高集成、芯片級(jí)的路子。它的EMIF系列包括EMIF10-1K010F1，該公司稱該器件系高度集成器件，它采用了一種具有EMI濾波和ESD保護(hù)的倒裝法。該雙極EMIF10濾波器包含10個(gè)電阻和10個(gè)電容以及20個(gè)用于ESD保護(hù)的瞬變抑制二極管。

應(yīng)用包括計(jì)算機(jī)和打印機(jī)以及移動(dòng)電話和普通通信系統(tǒng)。其基本低通濾波功能在1MHz頻率下具有-20dB的衰減、在100MHz頻率下具有-38dB的衰減、在900MHz頻率下具有-25dB的衰減、在1.8GHz頻率下具有-14dB的衰減。此外，其額定放電保護(hù)高達(dá)15kV。該公司還擁有KBMF01SC6系列的鼠標(biāo)和鍵盤濾波器。它針對(duì)的是PS/2口(鍵盤/鼠標(biāo)/PC接口)，它是為了減小由于鍵盤掃描操作而產(chǎn)生的輻射、并且為了防止鍵盤/鼠標(biāo)控制器免受放電的損害而設(shè)計(jì)。

專注于分立技術(shù)和不斷改進(jìn)濾波效果的公司直接將注意力放在改進(jìn)電容器技術(shù)上。某些最顯著的進(jìn)展包括采用陶瓷電容的頻譜控制中取得的進(jìn)展。它采用專有的基于浸潤的工藝，據(jù)說該工藝可提供更優(yōu)的均勻性并且長時(shí)間適用后脫層少。該公司擁有用于諸如基站和開關(guān)等應(yīng)用的功率表面安裝(PSM)濾波器系列。椐稱這些分立EMI/RFI濾波器(單個(gè)組件和LCΠ型)是首批具有20A容量的濾波組件。AVX稱，在其它領(lǐng)域?qū)τ谠O(shè)計(jì)者來講其0402Accu-P薄模系列是僅有的一種在2.4GHz頻率下能保證串聯(lián)諧振頻率、ESR以及Q值(品質(zhì)因子)的器件。它是工業(yè)界唯一的微波電容，其容量低至0.1pF，誤差降低到±0.01pF。

此外，AVX提供了被稱為V2F系列的TransFeed0805表面安裝芯片，該系列芯片在單一芯片上將TransGuard瞬變電壓抑制以及通孔電容的特性相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)過電壓保護(hù)并降低EMI。此前，擅長EMC共模濾波器(ACxxx,Mexxx系列)制造的TDKCorp.ofAmerica公司推出其所稱的、作為薄模電容替換品的首個(gè)帶基底金屬電極的多層陶瓷芯片電容。據(jù)說采用鋯酸鹽陶瓷和鎳電極可獲得高穩(wěn)定性的大容量。

優(yōu)點(diǎn)包括適于汽車應(yīng)用的放電特性。在不遠(yuǎn)的將來車輛中控制局域網(wǎng)(CAN)中的濾波將成為一種挑戰(zhàn)。關(guān)鍵在于保證防撞系統(tǒng)(相對(duì)碰撞檢測)、以及燃油噴射、舒適控制、剎車及氣囊等電子設(shè)備的正常工作。

目前降低EMI/RFI往往仍然采用事后補(bǔ)救的做法，在消費(fèi)電子領(lǐng)域更是如此。在電源領(lǐng)域情況也是如此。在美國這種逆向工程設(shè)計(jì)的途徑被視為問題，在電磁兼容方面常常被看作是搶先行動(dòng)者的歐洲對(duì)此則較美國遜色。

隨著系統(tǒng)的數(shù)量和復(fù)雜性的增加這種逆向工程設(shè)計(jì)的理念將面臨改變，良好的工程實(shí)踐成為基礎(chǔ)。SpectrumControl公司的Marsala說：“事后設(shè)計(jì)意味著我們要非常迅速地制定解決方案。這樣增加了成本和復(fù)雜性”，這表明越來越多的客戶會(huì)在設(shè)計(jì)的最初階段尋找有濾波器專門經(jīng)驗(yàn)的伙伴。

為了適應(yīng)這種需要，濾波器制造商們正在盡可能地在設(shè)計(jì)階段與系統(tǒng)設(shè)計(jì)者接觸。由此，作為最具活力的做法，設(shè)計(jì)工具被移上了網(wǎng)絡(luò)。例如，MurataEle