《電子技術(shù)應(yīng)用》
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面向LCD的電磁干擾濾波器設(shè)計(jì)
摘要: 只要有電子信號(hào)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(wèn)題,。電磁干擾是一個(gè)常見(jiàn)于日常生活中的問(wèn)題,例如:電視噪聲,、收音機(jī)雜音,以及飛機(jī)起降時(shí)容易受到電子產(chǎn)品所發(fā)出電磁波訊號(hào)影響而導(dǎo)致電子儀表不正常的情形等,。隨著科技的日益進(jìn)步,,電子產(chǎn)品的普及和多樣化也愈來(lái)愈廣,日常生活周?chē)嬖诘碾姶旁肼曤S之愈來(lái)愈多,,電磁干擾的問(wèn)題也更加復(fù)雜,。因此,電子產(chǎn)品在電路板及系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),,就應(yīng)考慮電磁干擾的問(wèn)題,,以免產(chǎn)品出售后無(wú)法正常使用,或因嚴(yán)重影響其它電子產(chǎn)品的操作而遭到顧客退貨,。
關(guān)鍵詞: LCD 電磁 濾波器
Abstract:
Key words :

只要有電子信號(hào)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(wèn)題,。電磁干擾是一個(gè)常見(jiàn)于日常生活中的問(wèn)題,,例如:電視噪聲、收音機(jī)雜音,,以及飛機(jī)起降時(shí)容易受到電子產(chǎn)品所發(fā)出電磁波訊號(hào)影響而導(dǎo)致電子儀表不正常的情形等,。隨著科技的日益進(jìn)步,電子產(chǎn)品的普及和多樣化也愈來(lái)愈廣,,日常生活周?chē)嬖诘碾姶旁肼曤S之愈來(lái)愈多,,電磁干擾的問(wèn)題也更加復(fù)雜。因此,,電子產(chǎn)品在電路板及系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),,就應(yīng)考慮電磁干擾的問(wèn)題,以免產(chǎn)品出售后無(wú)法正常使用,,或因嚴(yán)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(lái)愈高,所包含的功能愈來(lái)愈多,,且售價(jià)愈來(lái)愈低,,電子產(chǎn)品所遇到電磁干擾的問(wèn)題自然也就更加嚴(yán)重。電子產(chǎn)品為實(shí)現(xiàn)重量輕,、體積超薄,、小巧的目標(biāo),以迎合消費(fèi)者易于攜帶的需求,,在電路板的設(shè)計(jì)上以高集成度為設(shè)計(jì)導(dǎo)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(hù)的金屬屏蔽,、改用更細(xì)的地線(xiàn)或更小塊的地平面(ground plane)用作接地等,。這些措施不僅能達(dá)到使產(chǎn)品外形輕巧的目的,,更能節(jié)省許多產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的費(fèi)用以及量產(chǎn)后的成本,但卻極不利于電磁干擾問(wèn)題的解決,。

為有效解決電子產(chǎn)品電磁干擾的問(wèn)題,,并能兼顧靜電放電(ESD)防護(hù)的功用,可以采用具有靜電放電防護(hù)功能的電磁干擾濾波器(EMI+ESD filter),。圖1所示即為常見(jiàn)的π型低通濾波器,。在Input及Output端點(diǎn)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(yīng)視產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用所需而定。

由于電磁干擾濾波器多應(yīng)用于電子產(chǎn)品的輸出入端口,,π型(π-model)低通濾波器架構(gòu)中的Input端點(diǎn)及Output端點(diǎn)對(duì)GND的電容,,一般會(huì)采用靜電放電防護(hù)組件,以兼做靜電放電防護(hù)之用,。

晶焱科技(Amazing Microelectronic Corp.)在靜電放電防護(hù)技術(shù)上已累積了豐富的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù),。公司開(kāi)發(fā)的應(yīng)用于液晶顯示器的電磁干擾濾波器產(chǎn)品基本架構(gòu)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(diǎn)及Output端點(diǎn)對(duì)GND的電容則是采用雙向?qū)?bi-directional)的瞬時(shí)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(hù)效果,。

表1所列為晶焱科技已推出的應(yīng)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(xiàn)電容值約為27微微法拉(pF)。操作頻率在800百萬(wàn)赫茲(MHz)時(shí),,其功率損耗可達(dá)-23dB,,可以顯著地降低電磁干擾信號(hào),以維持受保護(hù)電路的操作功能正常,。晶焱科技同時(shí)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(hù)依照不同需求選用合適的產(chǎn)品。

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

在靜電放電事件的高導(dǎo)通電流下,,瞬時(shí)電壓抑制器的箝位電壓越低則越能適時(shí)地被導(dǎo)通,,以使受保護(hù)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(xiàn)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(yīng)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(hù)電路一個(gè)快速有效的靜電放電旁通路徑,。

另外,,根據(jù)IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)所制訂的規(guī)格,第四級(jí)防護(hù)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(hù)能力,。該系列產(chǎn)品提供接觸放電模式1萬(wàn)7千伏特以上的靜電放電防護(hù)能力,明顯超出IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)第四級(jí)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(gè)人都擁有一,、兩種產(chǎn)品,如手機(jī),、數(shù)碼相機(jī)等,。在使用上很受消費(fèi)者關(guān)注的一點(diǎn),就是在操作模式下電池可持續(xù)使用的時(shí)間,。晶焱科技應(yīng)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(zhǎng)電池持續(xù)使用的時(shí)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(shè)計(jì)。

另一方面,,晶焱科技的該系列產(chǎn)品采用芯片級(jí)封裝的形式,。其芯片級(jí)封裝的錫球球距為0.4毫米。采用芯片級(jí)封裝的好處包括:在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),,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(shè)計(jì)。沒(méi)有塑料封裝形式所存在的顯著寄生效應(yīng),,因此,,電子產(chǎn)品的主要電路性能不會(huì)受到明顯的影響。沒(méi)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(shí)的散熱,。 

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