常見EMI/RFI濾波器類型及濾波要求

對於EMI/RFI濾波器而言，從架構上看，最常見的架構是“Pi”濾波器，顧名思義，這種架構類似於希臘字母“π”。常見的π型濾波器有兩種，分別是C-R-C(電容-電阻-電容)濾波器和C-L-C(電容-電感-電容)濾波器。其中，C-R-C濾波器也稱RC-π型濾波器或π型RC濾波器，用於音頻及低速數據濾波應用；C-L-C濾波器也稱作LC-π型濾波器或π型LC濾波器，用於音頻、低速及高速數據濾波應用。

π型濾波器還有一種擴展類型，即形狀像梯子的梯形濾波器，其中最常見的是LC(電感電容)梯形濾波器，這種濾波器承受更高的傳輸速率，但在濾波元件(電感或電容)增多時，尺寸和成本會成為問題，導致物料成本更高、封裝更大。

這幾種類型的EMI/RFI濾波器中，從頻幅反應比較來看，π型RC濾波器的過渡頻帶(transition band)最寬，轉折率(rolloff)最低；π型LC濾波器的轉折率較低，但過渡頻帶適中；梯形濾波器則能實現極高的轉折率及較窄的過渡頻帶。

就EMI/RFI濾波而言，以手機應用為例，傳統上的一個基準頻率是800 MHz，因為800 MHz接近手機所用頻段的起始頻率。大多數情況下，手機設計工程師要求在800 MHz以上頻率進行濾波，這一般意味著最低30 dB的訊號衰減。隨著手機中功能的增多以及時脈與數據訊號的分類，基準頻率正在降低。許多可攜式電子產品製造商要求在400 MHz頻率進行EMI/RFI濾波，未來可能還會要求在更低頻率下進行EMI/RFI濾波。

整合EMI濾波與ESD保護

在可攜式產品中，濾波器一般位於鄰近連接埠、麥克風和揚聲器的位置。而恰好這些位置也可能面對靜電放電(ESD)的狀況。以音頻線路為例，如果採用離散元件方案來分別進行EMI濾波和ESD保護，就面對著執行這兩項功能所需要的元件數量問題。其中，就EMI濾波器而言，如果使用1個離散的π型LC濾波器，就需要2個表面貼裝電容和1個表面貼裝電感。為了提供ESD保護，還需要額外增加某種類型的表面貼裝瞬態電壓抑制器(TVS)二極體。這樣，1條音頻線路的EMI濾波和ESD保護就需要4個獨立元件，這還不包括這些元件需佔用可攜式裝置彌足珍貴的空間問題。如果不止1條音頻線路，那採用離散元件方案就更不切實際了。

因此，最簡單的方案就是在同一個元件中整合EMI濾波與ESD保護功能。首先，整合方案中的整合型TVS二極體也提供EMI濾波所需的電容；其次，改進工藝技術也可大幅提升整合型電感的品質。通過將這些整合型元元件整合到矽片上，原來需要多個獨立元件的方案，就可以採用整合型EMI濾波+ESD保護方案。

其中，在ESD保護等級方面，IEC61000-4-2標準詳細規定了系統級測試條件及保護等級，此等級分為4種，可攜式應用通常需要的是第4級保護，即在8 kV接觸放電或15 kV空氣放電IEC61000-4-2測試條件下，可攜式裝置需要能夠承受住ESD事件衝擊。

整體而言，通過高成本效益地整合EMI濾波與ESD保護，可攜式應用設計人員可以降低成本，減少物料清單(BOM)元件數量，並減小電路板佔用空間。

針對可攜式設備具體應用的EMI濾波+ESD保護方案

在可攜式裝置市場，手機佔據重要地位。自然地，手機中許多位置都會應用到整合ESD保護的濾波器。就手機應用而言，常用的濾波器除了LC和RC濾波器，還有共模扼流圈EMI濾波器，這種濾波器幫助減少寄生電感，提供更出色的共模濾波。

不同的手機應用需要採用不同的濾波器。一般而言，應用的傳輸速率越高，濾波器線路的總電容就要越小。對於音頻線路等傳輸速率相對較低的手機應用而言，EMI濾波器的標準電容在幾百個pF範圍內，就足以提供優秀的濾波性能和最小的訊號干擾。

其中，在揚聲器、麥克風、音頻插孔/耳機等音頻應用中，可以選用LC或RC類型的濾波器，如安森美半導體的NUF2441FCT1G、NUF2450MUT1G、NUF2114MNT1G、NUF2116MNT1G和NUF4220MNT1G等，這些濾波器均整合了ESD保護功能，保護2條至4條音頻線路，二極體電容在數十pF到240 pF之間。以NUF2441FC為例，這LC濾波器為2條音頻線路提供EMI濾波與IEC61000-4-2第4級 ESD保護功能，採用倒裝晶片(flip-chip)封裝，以單顆IC替代2顆電感、4顆電容再加4顆TVS二極體，幫助節省成本及減小電路板佔用空間。NUF2450MUT1G也是一款雙線式LC型EMI濾波及ESD保護元件，在800 MHz至5.0 GHz頻率範圍下提供大於-30 dB的衰減；這元件採用節省空間的uDFN 1.2×1.8×0.5 mm的超小封裝，提供20 MHz的截止頻率與極小的線路阻抗，非常適合需要低頻衰減的音頻應用。NUF2114MNT1G則是一款雙線式RC型EMI濾波及ESD保護元件，採用DFN8封裝，在900 MHz至3.0 GHz頻率下提供大於-30 dB的衰減，同樣以單顆IC替代多達10顆離散元件，幫助降低成本及節省空間。

在手機應用中，螢幕和相機等數據線路的頻寬比音頻更高，可以採用RC濾波器，如安森美半導體採用uDFN封裝的NUF40xx、NUF60xx和NUF80xx等系列元件。此外，安森美半導體還為數據線路濾波應用推出採用極小型WDFN/uDFN封裝的X3系列RC濾波器，包括NUF4310MN和NUF4110MN。這新系列的4通道RC濾波器在2.5 V電壓時的線路電容僅為17 pF，整合了40個離散元件，提供極小佔位面積(1.0×1.4×0.75 mm/1.0×1.6× 0.75 mm)、極低阻抗(100 Ω)和業界領先的ESD保護(IEC61000-4-2第4級)，支持高達120 Mbps寬頻，適合手機、行動上網裝置(MID)、可攜式媒體播放器(PMP)、數位相機、筆記型電腦或小筆電等可攜式產品的高解析度相機模組和螢幕等應用。

在上述手機高解析度螢幕和相機介面等數據應用中，還可以採用高速LC濾波器，如安森美半導體的NUF2900MN。與傳統RC濾波器相比，高速LC濾波器的截止頻率更高、寬頻衰減更大、插入損耗更低。如NUF2900MN的典型截止頻率為350 MHz，在800 MHz至6.0 GHz頻率時提供大於-30 dB的衰減，插入損耗性能也更具優勢。

- 新聞稿有效日期，至2009/09/02為止

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