《電子技術應用》
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解析便攜式移動終端內部電源系統(tǒng)EMI干擾對策
摘要: 隨著電子產品的高性能化,多功能手機、高端數碼相機等電子產品的功能復雜性不斷增大,除數字電路外,還集成藍牙等無線通信功能。除普通的輻射干擾以外,廣泛的功能繼承帶來不容忽視的內部EMC問題。本文介紹內部電源系統(tǒng)EMI產生的原因、以平板電腦和智能手機為例研究靈敏度下降原理及內部系統(tǒng)電磁兼容問題對策。
Abstract:
Key words :

隨著電子產品的高性能化,多功能手機、高端數碼相機等電子產品的功能復雜性不斷增大,除數字電路外,還集成藍牙等無線通信功能。除普通的輻射干擾以外,廣泛的功能繼承帶來不容忽視的內部EMC問題。本文介紹內部電源系統(tǒng)EMI產生的原因、以平板電腦和智能手機為例研究靈敏度下降原理及內部系統(tǒng)電磁兼容問題對策。
內部電源系統(tǒng)的EMI產生的原因

移動終端的高速芯片低電壓供電,降低EMC工作余量
無線設備和數字設備的共用
接口通信速度的提高
汽車應用中電子控制的普及

什么是內部系統(tǒng)的電磁兼容?

內部系統(tǒng)的電磁兼容是存在于數字電路與無線電路間的干擾問題。以筆記本電腦為例,在數字電路和無線通信電路之間會產生輻射干擾,噪聲很容易被周圍的天線接收到,數字干擾會導致通信卡靈敏度降低。

靈敏度下降的三因素

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(1) Radiation 輻射
差模輻射(循環(huán)于走線、接地線和信號差分數據線之間)
共模輻射(如接地線,可浮動的金屬散熱器等)
(2) Coupling 耦合
電容式耦合(IC, 走線、接地線,電源之間)
電感式耦合(IC, 線圈, 走線之間)
(3) Conduction 傳導
通過電源線和接地線傳導
內部系統(tǒng)的電磁兼容≒近場效應

 er32.jpg下載 Near-field wave impedance 近場波阻抗
如果偶極小即波阻抗大⇒ 容易接受到電場能量
如果電流環(huán)路小即波阻抗小⇒ 容易接受到磁場能量
通過天線解決內部系統(tǒng)的電磁兼容問題很重要。通過對天線的簡單分析,就可以很好的幫助解決這個問題。
 平板電腦靈敏度下降原理研究

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圖示:由于各種電路工作時所產生的噪聲影響了天線的接收靈敏度



由于各種電路工作時產生的噪聲影響了天線的接收靈敏度,右上角播報語音視頻時,它會接收到比較大的噪聲能量,紅色表示在工作的時候,藍色表示在待機的時候,待機時噪聲就會降低很多。左下角的圖是在平板終端里面,高清攝像頭在工作時,天線會接收到噪聲的能量,同樣紅色代表工作時的噪聲,而藍色代表的是待機的噪聲能量。最后是在LCD工作的時候,所看到的噪聲能量,紅色代表LCD點亮的時候,而藍色是LCD背光面的時候。

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舉例1:攝像頭模塊B/B IC 產生的噪聲使得接收靈敏度降低

舉例2:音頻電纜及LCD產生的噪聲使得Wi-Fi接收靈敏度下降

舉例3:LCD電纜產生的噪聲使得Wi-Fi接收靈敏度下降

上圖舉例1為智能手機,它有3G天線、高清攝像頭、及CPU芯片,這些都有可能產生較高頻的輻射噪聲,而這輻射噪聲被3G的天線耦合接收到的話,就會影響3G天線的接收靈敏度。舉例2是平板電腦,平板電腦在很多時候都會被當做音視頻處理的多媒體終端來使用,因此播放音樂時,一定會影響使用。平板電腦數字電路電源及天線和音頻擺放這些因素對于在發(fā)生問題時,找到解決的方法和對策非常重要。目前常用的平板高清當中,射頻部分都使用3G模塊,它的接收天線可能非??拷肼暷芰勘容^高的元器件,或者是芯片,因此使用這樣的電子產品進行辦公的話,就會有內部的電磁兼容問題,使得天線的接收靈敏度有很明顯的下降。

對靈敏度下降原理及內部系統(tǒng)電磁兼容問題對策的研究

靈敏度下降:①輻射/ ②傳導/ ③耦合
主導模式取決于接收天線的配置, 通過天線性能解決問題很重要。
平板電腦靈敏度下降機制:除了傳導噪聲,連接主板和LCD的電纜中輻射出的共模噪聲會干擾天線。
噪聲源:LCD, PMIC,攝像頭, BB IC, 音頻IC, SD卡, 射頻模塊等
噪聲抑制對策

電源噪聲濾除(如使用三端子電容器,鐵氧體磁珠)
接口噪聲濾除(如使用共模扼流線圈)
加強噪聲返回地面,即強化接地

實際設備中的噪聲抑制對策舉例

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