为便携应用选择适合的集成EMI滤波及ESD保护方案

文章摘要：因此，最简单的方案就是在同一个元件中集成EMI滤波与ESD保护功能。首先，集成方案中的集成型TVS二极管也提供EMI滤波所需的电容；其次，改进工艺技术也可大幅提升集成型电感的质量。通过将这些集成型元器件集成到硅片上，原来需要多个独立元件的方案，就可以采用集成型EMI滤波+ESD保护方案(参见图2)。www.88dzw.com值得一提的是，手机中的高带宽应用越来越多，显示屏尺寸更大且分辨率更高，而且空间受限，推动并行数据转向串行数据，解决方案就是采用低压差分信令(LVDS)来串行MDDI、MPPI、USB 2.0和uSerDes等数据，相应地采用共模扼流圈(CMC) EMI/RFI滤波器，通过高

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因此，最简单的方案就是在同一个元件中集成EMI滤波与ESD保护功能。首先，集成方案中的集成型TVS二极管也提供EMI滤波所需的电容；其次，改进工艺技术也可大幅提升集成型电感的质量。通过将这些集成型元器件集成到硅片上，原来需要多个独立元件的方案，就可以采用集成型EMI滤波+ESD保护方案(参见图2)。

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值得一提的是，手机中的高带宽应用越来越多，显示屏尺寸更大且分辨率更高，而且空间受限，推动并行数据转向串行数据，解决方案就是采用低压差分信令(LVDS)来串行MDDI、MPPI、USB 2.0和uSerDes等数据，相应地采用共模扼流圈(CMC) EMI/RFI滤波器，通过高带宽差分信号，同时滤除不需要的共模EMI/RFI信号。在这方面，可以采用安森美半导体的NUC2401MN高速串行数据滤波器。这是业界首款集成超低电容(0.8 pF) ESD保护和共模滤波技术的CMC滤波器，采用小型2.0×2.2 mm DFN封装，单颗元件适合USB2.0(480 Mbps)、IEEE1394(400 Mbps)、MDDI(最高550 Mbps)、MIPI(最高1.0 Gbps)和HDMI 1.2(每通道最高1.32 Gbps)等多种高速设计，为这些应用消除共模噪声，提供纯净的数据流。

图5：带超低电容ESD保护的集成CMC滤波器NUF2401MN用于USB2.0等高速应用。

值得一提的是，NUC2401MN与电容同样低于1 pF的硅竞争器件相比，提供更优异的ESD钳位性能，非常适合高速数据线路的EMI滤波及ESD保护应用。

总结
手机等便携设备随着数据率及时钟频率的提高，越来越需要高性能的EMI滤波与ESD保护方案。安森美半导体身为全球领先的高性能、高能效硅方案供应商，提供新的集成型EMI滤波器，在提供优异的EMI/RFI滤波性能的同时，还提供符合IEC61000-4-2 4级标准的ESD保护功能，以单颗IC替代10颗甚至数十颗分立元件，非常适合手机等便携应用中的音频及数据线路应用。

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图2：集成型EMI滤波+ESD保护方案：a) π型RC；b) π型LC；c) LC梯形

其中，在ESD保护等级方面，IEC61000-4-2标准详细规定了系统级测试条件及保护等级，这等级分为4种，便携应用通常需要的是第4级保护，即在8 kV接触放电或15 kV空气放电IEC61000-4-2测试条件下，便携设备需要能够承受住ESD事件冲击。

总的来说，通过高性价比地集成EMI滤波与ESD保护，便携应用设计人员可以降低成本，减少物料单(BOM)元件数量，并减小电路板占用空间。

针对便携设备具体应用的EMI滤波+ESD保护方案
在便携设备市场，手机占据重要位置。自然地，手机中诸多位置都会应用到集成ESD保护的滤波器。就手机应用而言，常用的滤波器除了LC和RC滤波器，还有共模扼流圈EMI滤波器，这种滤波器帮助减少寄生电感，提供更出色的共模滤波。这些手机滤波器的类型带宽频谱见图3。

                    图3：手机滤波器类型带宽频谱。

不同的手机应用需要采用不同的滤波器。一般而言，应用的数据率越高，滤波器线路的总电容就要越小。对于音频线路等数据率相对较低的手机应用而言，EMI滤波器的标准电容在几百个pF范围内，就足以提供优秀的滤波性能和最小的信号干扰。

其中，在扬声器、麦克风、音频插孔/耳机等音频应用中，可以选用LC或RC类型的滤波器，如安森美半导体的NUF2441FCT1G、NUF2450MUT1G、NUF2114MNT1G、NUF2116MNT1G和NUF4220MNT1G等，这些滤波器均集成了ESD保护功能，保护2条至4条音频线路，二极管电容在数十pF到240 pF之间。以NUF2441FC为例，这LC滤波器为2条音频线路提供EMI滤波与IEC61000-4-2第4级 ESD保护功能，采用倒装芯片(flip-chip)封装，以单颗IC替代2颗电感、4颗电容再加4颗TVS二极管，帮助节省成本及减小电路板占用空间。NUF2450MUT1G也是一款双线式LC型EMI滤波及ESD保护器件，在800 MHz至5.0 GHz频率范围下提供大于-30 dB的衰减；这器件采用节省空间的uDFN 1.2×1.8×0.5 mm的超小封装，提供20 MHz的截止频率与极小的线路阻抗，非常适合需要低带通衰减的音频应用。NUF2114MNT1G则是一款双线式RC型EMI滤波及ESD保护器件，采用DFN8封装，在900 MHz至3.0 GHz频率下提供大于-30 dB的衰减，同样以单颗IC替代多达10颗分立元件，帮助降低成本及节省空间。

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