近幾年，在以智能手機(jī)為代表的高性能便攜式終端的電源電路部分中，將DC-DC變頻器、低耗電功能、保護(hù)電路功能等多種功能容納在1塊芯片的PMIC中。對(duì)該P(yáng)MIC要求電壓/電流的多樣化、小型/薄型化、低耗電化、外圍電路的簡(jiǎn)單化等，隨著這些需求，開(kāi)關(guān)頻率的高頻化、低壓驅(qū)動(dòng)化正在不斷向前推進(jìn)。

另外，在擁有無(wú)線通信設(shè)備的便攜式終端上，出現(xiàn)因PMIC的雜波引起的系統(tǒng)內(nèi)EMC的問(wèn)題，因此雜波對(duì)策必不可少。系統(tǒng)內(nèi)EMC系指“自家中毒”，即設(shè)備內(nèi)部的雜波干擾問(wèn)題。在此特指在模擬/數(shù)字電路的雜波引起對(duì)無(wú)線電通信的干擾，抑擊接收靈敏度。

通過(guò)追加雜波對(duì)策元器件能夠有效抑制PMIC的雜波，但另一方面，有時(shí)會(huì)對(duì)PMIC的動(dòng)作產(chǎn)生影響。為此，在實(shí)施雜波對(duì)策，在確認(rèn)能夠抑制雜波的同時(shí)，必須維持PMIC的穩(wěn)定動(dòng)作。因此，村田提出了能夠兼顧抑制雜波和PMIC穩(wěn)定動(dòng)作的雜波對(duì)策解決方案。

在本文中介紹了有關(guān)系統(tǒng)內(nèi)EMC的PMIC的雜波對(duì)策，以及使用雜波對(duì)策元器件時(shí)的注意事項(xiàng)及對(duì)策事例。

PMIC的雜波對(duì)策

為解決系統(tǒng)內(nèi)EMC的問(wèn)題、首先必須掌握雜波的干擾機(jī)理(傳播路徑)。智能手機(jī)等在雜波源發(fā)生接收靈敏度抑制時(shí)的代表性機(jī)理按如下所示（圖1）。
●路徑1：傳導(dǎo)至LCD供電線的PMIC雜波會(huì)產(chǎn)生輻射，干擾到RF天線
●路徑2：從PMIC的電池充電器部分與AC適配器之間的電源線輻射出的PMIC雜波，干擾到RF天線
●路徑3：PMIC雜波通過(guò)給RF電源供電線路直接傳導(dǎo)

實(shí)際由項(xiàng)目②的干擾機(jī)理引起的接收靈敏度抑制的事例如圖2所示。


作為PMIC的雜波對(duì)策，主要使用的對(duì)策元器件為鐵氧體磁珠、片狀”EMIFIL”(3端子電容器)、低ESL電容器(LW逆轉(zhuǎn)電容器)(圖3)。

[page]
追加這些雜波對(duì)策元器件的位置通常為雜波源，即最好在靠近PMIC的位置采取對(duì)策，由于組件的結(jié)構(gòu)等情況而難于在雜波源采取對(duì)策時(shí)，對(duì)雜波的輻射源采取雜波對(duì)策比較有效。


另外，PMIC與以往的DC-DC變頻器不同，多路DC-DC變頻，加上低耗電功能、充電器IC功能等多種功能，有時(shí)需要針對(duì)多個(gè)部位采取對(duì)策。圖4表示在PMIC的輸出側(cè)追加村田的3端子電容器(NFM15PC系列4.7μF產(chǎn)品。關(guān)于元器件的概要，參照?qǐng)D6)后的對(duì)策效果?？梢钥吹綇臄?shù)MHc到2500MHz以上的寬頻帶范圍雜波得到了抑制。另外，作為輔助效果，還可以看到在實(shí)施雜波對(duì)策前后。PMIC的輸出側(cè)的電壓變動(dòng)(峰值雜波)也得到了抑制。

圖5表示在實(shí)際的智能手機(jī)上實(shí)施PMIC雜波對(duì)策而改善接收靈敏度抑制(GSM850)的事例。按照?qǐng)D4的雜波抑制效果，可以看到接收靈敏度抑制也得到改善。另外，使用該雜波對(duì)策事例的村田制造的3端子電容器(NFM15PC系列4.7μF產(chǎn)品)在實(shí)現(xiàn)小型的0402尺寸的同時(shí)。也實(shí)現(xiàn)了額定電流2A〔DC)，及到高頻范圍的高哀減特性。是很有效的針對(duì)DC電源線路用雜波對(duì)策元器件。元器件概要如圖6所示。


[page]
實(shí)施PMIC雜波對(duì)策時(shí)的注意事項(xiàng)(維持穩(wěn)定動(dòng)作)

如果僅用抑制PMIC這一方面吸引顧客，可以說(shuō)最好追加插入損失大的雜波對(duì)策元器件。但是，在實(shí)施雜波對(duì)策時(shí)，還必須注意從3-1到3-5所示的作為PMIC穩(wěn)定動(dòng)作指標(biāo)的項(xiàng)目。特別是3-1和3-2，由于受雜波對(duì)策元器件的影響大，選定時(shí)必須注意。3-3和3-4因?yàn)槭茈s波對(duì)策元器件的影響小，可以僅作為參考。

3-1 電源轉(zhuǎn)換效率


根據(jù)圖7所示的原理，雜波對(duì)策所使用的雜波對(duì)策元器件的直流電阻(Remi)所產(chǎn)生的電壓降而引起電源轉(zhuǎn)換效率下降。因此，特別是輸出電壓低，負(fù)載電流大時(shí)，由直流電阻引起的明顯電壓降，導(dǎo)致電源轉(zhuǎn)換效率大幅度下降。因此。根據(jù)PMIC的使用條件，需要在注意直流電阻的同時(shí)，來(lái)選定品名。

3-2 負(fù)載變動(dòng)特性

在初期所使用的功率電感器和雜波對(duì)策元器件的電感值接近時(shí)，載變動(dòng)特性因雜波對(duì)策元器件的電感值而劣化?？赡軙?huì)發(fā)生超過(guò)初始狀態(tài)的電壓下降或上升。特別是通過(guò)速率大時(shí)(高速變動(dòng)時(shí))。會(huì)出現(xiàn)負(fù)載變動(dòng)特性劣化的傾向。因此，應(yīng)考 慮PMIC的使用條件而選定品名。

3-3 相位增益特性

對(duì)雜波對(duì)策元器件的相位增益特性的影響小。但是，雜波對(duì)策元器件的常數(shù)(這種情況為直流電阻、電感值、靜電電容值)、追加部位不同，會(huì)對(duì)相位補(bǔ)償電路產(chǎn)生影響，PMIC產(chǎn)生振蕩，有時(shí)會(huì)引起不穩(wěn)定動(dòng)作。因此，應(yīng)盡可能使用各常數(shù)小的品名，盡量使雜波對(duì)策元器件的追加部位遠(yuǎn)離相位補(bǔ)償電路，并且最好位于反饋線路的后面。但是，在面向攜帶式設(shè)備的PMIC上，反饋線路包括在IC內(nèi)部，有時(shí)不能評(píng)估相位增益特性的情況較多。

3-4 負(fù)載應(yīng)答

對(duì)雜波對(duì)策元器件的負(fù)載應(yīng)答的影響小。如果雜波對(duì)策元器件的常數(shù)(電容值、電感值)相對(duì)初期使用的平滑電容器、功率電感器大致在1/10以下的話，對(duì)雜波對(duì)策元器件的負(fù)載應(yīng)答的影響小。

總結(jié)

如上所述，在以智能手機(jī)為代表的高性能攜帶式終端上，由PMIC的雜波引起的系統(tǒng)內(nèi)EMC的問(wèn)題正在明顯化。為解決該問(wèn)題，不僅需要掌握雜波的干擾機(jī)理(傳播路徑)，抑制內(nèi)雜波，維持PMIC的穩(wěn)定動(dòng)作亦極為重要。

相關(guān)閱讀：
完美的EMC電路設(shè)計(jì)攻略之：EMC工程師必備技能
http://m.1151434.com/emc-art/80019322
混合集成電路的EMC技術(shù)方案
http://m.1151434.com/emc-art/80016559
電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的EMC設(shè)計(jì)
http://m.1151434.com/emc-art/80020191
關(guān)于開(kāi)關(guān)電源的EMC測(cè)試分析
http://m.1151434.com/emc-art/80020291