图文解析便携式移动终端内部电源系统EMI干扰对策

电子工程师 2019-03-18 794

移动通信

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关键词： EMI , 便携式 , 干扰 , 内部电源 , 移动终端

　随着电子产品的高性能化，多功能手机、高端数码相机等电子产品的功能复杂性不断增大，除数字电路外，还集成蓝牙等无线通信功能。除普通的辐射干扰以外，广泛的功能继承带来不容忽视的内部EMC问题。本文介绍内部电源系统EMI产生的原因、以平板电脑和智能手机为例研究灵敏度下降原理及内部系统电磁兼容问题对策。
　　内部电源系统的EMI产生的原因

　　移动终端的高速芯片低电压供电，降低EMC工作余量
　　无线设备和数字设备的共用
　　接口通信速度的提高
　　汽车应用中电子控制的普及

　　什么是内部系统的电磁兼容？

　　内部系统的电磁兼容是存在于数字电路与无线电路间的干扰问题。以笔记本电脑为例，在数字电路和无线通信电路之间会产生辐射干扰，噪声很容易被周围的天线接收到，数字干扰会导致通信卡灵敏度降低。

　　灵敏度下降的三因素

2011-12-1 22:45:23 上传

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　　（1） Radiation 辐射
　　差模辐射（循环于走线、接地线和信号差分数据线之间）
　　共模辐射（如接地线，可浮动的金属散热器等）
　　（2） Coupling 耦合
　　电容式耦合（IC，走线、接地线，电源之间）
　　电感式耦合（IC，线圈，走线之间）
　　（3） Conduction 传导
　　通过电源线和接地线传导
　　内部系统的电磁兼容≒近场效应

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　　Near-field wave impedance 近场波阻抗
　　如果偶极小即波阻抗大⇒ 容易接受到电场能量
　　如果电流环路小即波阻抗小⇒ 容易接受到磁场能量
　　通过天线解决内部系统的电磁兼容问题很重要。通过对天线的简单分析，就可以很好的帮助解决这个问题。
　平板电脑灵敏度下降原理研究

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　　图示：由于各种电路工作时所产生的噪声影响了天线的接收灵敏度

　　由于各种电路工作时产生的噪声影响了天线的接收灵敏度，右上角播报语音视频时，它会接收到比较大的噪声能量，红色表示在工作的时候，蓝色表示在待机的时候，待机时噪声就会降低很多。左下角的图是在平板终端里面，高清摄像头在工作时，天线会接收到噪声的能量，同样红色代表工作时的噪声，而蓝色代表的是待机的噪声能量。最后是在LCD工作的时候，所看到的噪声能量，红色代表LCD点亮的时候，而蓝色是LCD背光面的时候。

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　　举例1：摄像头模块B/B IC 产生的噪声使得接收灵敏度降低

　　举例2：音频电缆及LCD产生的噪声使得Wi-Fi接收灵敏度下降

　　举例3：LCD电缆产生的噪声使得Wi-Fi接收灵敏度下降

　　上图举例1为智能手机，它有3G天线、高清摄像头、及CPU芯片，这些都有可能产生较高频的辐射噪声，而这辐射噪声被3G的天线耦合接收到的话，就会影响3G天线的接收灵敏度。举例2是平板电脑，平板电脑在很多时候都会被当做音视频处理的多媒体终端来使用，因此播放音乐时，一定会影响使用。平板电脑数字电路电源及天线和音频摆放这些因素对于在发生问题时，找到解决的方法和对策非常重要。目前常用的平板高清当中，射频部分都使用3G模块，它的接收天线可能非常靠近噪声能量比较高的元器件，或者是芯片，因此使用这样的电子产品进行办公的话，就会有内部的电磁兼容问题，使得天线的接收灵敏度有很明显的下降。

　　对灵敏度下降原理及内部系统电磁兼容问题对策的研究

　　灵敏度下降：①辐射/ ②传导/ ③耦合
　　主导模式取决于接收天线的配置，通过天线性能解决问题很重要。
　　平板电脑灵敏度下降机制：除了传导噪声，连接主板和LCD的电缆中辐射出的共模噪声会干扰天线。
　　噪声源：LCD， PMIC，摄像头， BB IC，音频IC， SD卡，射频模块等
　　噪声抑制对策

　　电源噪声滤除（如使用三端子电容器，铁氧体磁珠）
　　接口噪声滤除（如使用共模扼流线圈）
　　加强噪声返回地面，即强化接地

　　实际设备中的噪声抑制对策举例