常見EMI/RFI濾波器類型及濾波要求

　　對于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，這種架構類似于希臘字母“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(見圖1a)也稱RC-π型濾波器或π型RC濾波器，用于音頻及低速數據濾波應用;C-L-C濾波器(見圖1b)也稱作LC-π型濾波器或π型LC濾波器，用于音頻、低速及高速數據濾波應用。

　　π型濾波器還有一種擴展類型，即形狀象梯子的梯形濾波器，其中最常見的是LC(電感電容)梯形濾波器(見圖1c)，這種濾波器承受更高的數據率，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。

　　圖1：常見EMI/RFI濾波器類型的結構示意圖：a) π型RC;b) π型LC;c) LC梯形。

　　這幾種類型的EMI/RFI濾波器中，從頻幅響應比較來看，π型RC濾波器的躍遷帶(transition band)最寬，轉折率(rolloff)最低;π型LC濾波器的轉折率較低，但躍遷帶適中;梯形濾波器則能實現極高的轉折率及較窄的躍遷帶寬。

　　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的信號衰減。隨著手機中功能的增多以及時鐘與數據信號的分類，基準頻率正在降低。許多便攜電子產品制造商要求在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。

　　集成EMI濾波與ESD保護

　　在便攜產品中，濾波器一般位于鄰近連接端口、麥克風和揚聲器的位置。而恰好這些位置也可能面臨靜電放電(ESD)事件。以音頻線路為例，如果采用分立元件方案來分別進行EMI濾波和ESD保護，就面臨著執行這兩項功能所需要的元器件數量問題。其中，就EMI濾波器而言，如果使用1個分立的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)二極管。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，這里還未提及這些元件所需占用的便攜設彌足珍貴的空間問題。如果不止1條音頻線路，那采用分立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集成EMI濾波與ESD保護功能。首先，集成方案中的集成型TVS二極管也提供EMI濾波所需的電容;其次，改進工藝技術也可大幅提升集成型電感的質量。通過將這些集成型元器件集成到硅片上，原來需要多個獨立元件的方案，就可以采用集成型EMI濾波+ESD保護方案(參見圖2)。

　　圖2：集成型EMI濾波+ESD保護方案：a) π型RC;b) π型LC;c) LC梯形。

　　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，這等級分為4種，便攜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，便攜設備需要能夠承受住ESD事件沖擊。

　　總的來說，通過高性價比地集成EMI濾波與ESD保護，便攜應用設計人員可以降低成本，減少物料單(BOM)元件數量，并減小電路板占用空間。