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EMI對策元件和電路保護元件的發(fā)展與應用

作者: 時(shí)間:2012-06-06 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

1前言

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/154718.htm

隨著(zhù)電子產(chǎn)品的,特別是在我國加入WTO后與世界經(jīng)濟接軌的宏觀(guān)環(huán)境下,人們對各類(lèi)電子產(chǎn)品的電磁兼容性與可靠性、安全性提出了更高的要求。這就極大地促進(jìn)了電子電子的飛速,成為電子領(lǐng)域中的1個(gè)熱點(diǎn),引起人們的極大關(guān)注。這類(lèi)電子元件品種繁多,雖然近兩年沒(méi)有出現什么特別令人注目的新發(fā)明、新品種,但是這類(lèi)電子元件型號規格的增多、參數范圍的擴大以及抑制電磁干擾能力和能力的提升都非常顯著(zhù)。特別是在這類(lèi)電子元件的方面,范圍的迅速擴大與需求量的急劇上升,都是十分驚人的。本文著(zhù)重介紹其情況及市場(chǎng)前景。

2元件的新進(jìn)展

2.1微小型化

迫于電子產(chǎn)品向更小、更輕、更靈巧的方向,元件繼續向微小型化發(fā)展,如片式磁珠和片式電容器的主流封裝尺寸已經(jīng)逐步從1608(0603)過(guò)渡到1005(0402);又如日本村田新發(fā)布的3繞組共模扼流圈的尺寸僅為2.5mm×2.0mm×1.2mm;在 3.2mm×1.6mm×1.15mm的尺寸內封裝了兩個(gè)共模扼流圈陣列。

2.2高頻化

目前,電子產(chǎn)品向高頻化發(fā)展的趨勢十分明顯,如計算機的時(shí)鐘頻率提高到幾百兆赫乃至千兆赫;數字無(wú)線(xiàn)傳輸的頻率也達到2GHz以上;無(wú)繩電話(huà)的頻率從45MHz提高到2400MHz等,因而由高次諧波引起的噪聲也相應出現在更高的頻率范圍,EMI對策元件也隨著(zhù)向高頻化發(fā)展,例如,疊層型片式磁珠的抑制頻率提高到GHz范圍。國內南虹、順絡(luò )、麥捷以及國外的Murata、TDK、Taiyo-yuden、AEM、Vishay等公司都已推出性能優(yōu)良的GHz片式磁珠,其抑制噪聲頻率在600MHz~3GHz,滿(mǎn)足了高速數字的要求;村田的3端片式穿心陶瓷電容器的抑制頻率范圍為3MHz~2000MHz;TDK開(kāi)發(fā)的1005(0402)片式電感器的使用頻率達到12GHz。

2.3復合化和多功能化

在電子產(chǎn)品中經(jīng)常有排線(xiàn)部位,如I/O排線(xiàn)。為了使用方便,節省PCB面積,加快表面貼裝速度,一些片式EMI對策元件已經(jīng)陣列化。在1個(gè)封裝內通常含有2、4、6、8個(gè)EMI對策元件。此外,將不同功能的EMI對策元件組合在1個(gè)封裝內,達到多功能的目的。如將噪聲抑制功能與靜電放電功能組合在一起;將電容器與電感器或電阻器組合在一起;將共模噪聲抑制與差模噪聲抑制組合在一起等,都體現了向多功能化發(fā)展的趨勢。

2.4新材料和新元件

眾所周知,尖晶石型軟磁鐵氧體和BaTiO3基陶瓷材料在EMI對策中占有十分重要的位置。近年來(lái),又開(kāi)發(fā)出一些新型材料,可用于抗電磁干擾,如6角晶系鐵氧體材料、金屬磁粉材料、非晶及超細晶金屬磁性材料、高分子磁性材料、高分子介質(zhì)材料、復合介質(zhì)材料及納米材料等。

這些新型材料將在電磁兼容領(lǐng)域嶄露頭角,值得人們密切關(guān)注。EMI對策元件也有很多進(jìn)展,如Murata公司,在3端片式電容器(疊層型片式穿心電容器)的基礎上,又開(kāi)發(fā)出含有電阻器的3端片式電容器NFR系列、含有電感器的3端片式電容器NFW系列、含有兩個(gè)磁珠的3端片式電容器NFL系列,以及Ni電極、大電流(6A)、大容量(1?F)系列等;鐵氧體薄膜共模扼流圈的封裝尺寸為3.2mm×1.5mm×1.15mm,在100MHz時(shí),其共模阻抗可達550?,而其差模阻抗不超過(guò)10?,特別適用于高速數字信號線(xiàn);疊層型片式3繞組共模扼流圈的尺寸僅為2.5mm×2.0mm×1.2mm,它可以非常有效地在音頻信號線(xiàn)上抑制來(lái)自高速數字電路的高頻噪聲而不會(huì )造成聲音的畸變和串音,在最新款式的袖珍音影電子產(chǎn)品(如MP3)中,十分受歡迎;薄膜扼流圈陣列的尺寸為 3.2mm×1.6mm×1.15mm,內部封裝了2個(gè)共模扼流圈;TDK將一個(gè)共模扼流圈和一個(gè)差模扼流圈封裝在一起,尺寸僅為 3.2mm×2.5mm×2.3mm;英國的Syfer公司將2個(gè)Y電容器和1個(gè)X電容器集成在一起,構成1個(gè)疊層型片式X2Y電容器組件,同時(shí)抑制共模和差模噪聲,其封裝規格為2012(0805)和3216(1206),用于DC電源濾波器。美國的AVX公司深入研究了疊層型片式穿心濾波電容器(FeedthroughFilterCapacitor),經(jīng)過(guò)精心設計內部電路,將70%的寄生支路電感轉移成輸入/輸出線(xiàn)上的串聯(lián)電感,起到1個(gè)T 形低通濾波器的作用,從而顯著(zhù)提高自諧振頻率,加寬對噪聲抑制的頻寬和強度。該公司還開(kāi)發(fā)了一種新材料,用疊層技術(shù)解決了R-C組合問(wèn)題,避開(kāi)了陶瓷膜-銀電極-釕系電阻膜共燒的復雜工藝,開(kāi)發(fā)出一系列稱(chēng)之為Z產(chǎn)品的組件,如R-C組件、R-C-R低通濾波器及其陣列等。

3EMI對策元件的應用

如前所述,對各類(lèi)電子產(chǎn)品的電磁兼容性能要求越來(lái)越嚴格,迫使各類(lèi)電子產(chǎn)品中必須安裝大量的不同性能、不同規格的EMI對策元件,從而為EMI對策元件產(chǎn)業(yè)開(kāi)拓了廣闊的市場(chǎng)空間。為了說(shuō)明這種趨勢,下面列舉 14種常用電子產(chǎn)品中EMI對策元件的使用狀況,供大家參考。

3.1家用電器

電冰箱、空調、洗衣機、微波爐、熱水器等家電都是電磁干擾源。它們在開(kāi)關(guān)/啟動(dòng)或出現故障時(shí),都會(huì )產(chǎn)生瞬間電壓尖峰和浪涌電流以及高頻電磁干擾,并將這些電磁干擾輸入電網(wǎng)或輻射到周?chē)臻g。這都有可能超出電磁兼容標準所允許的范圍,導致這樣的家電不能進(jìn)入市場(chǎng)。為了避免出現這些問(wèn)題,應在家用電器的電源輸入端安裝相應規格的電源濾波器,甚至在插頭、插座、接線(xiàn)板上都應安裝低頻EMI濾波器,可見(jiàn)需求量很大。

3.2直流/交流電源

各種電源無(wú)處不在,需求量很大,有人估計到2005年僅通信電源的市場(chǎng)規模就能達到近百億元。電源的發(fā)展方向之一就是滿(mǎn)足電磁兼容要求。在直流電源中,一般都插入1個(gè)共模扼流圈,抑制共模噪聲;在輸出線(xiàn)上串入鐵氧休磁珠和3端電容器,抑制差模噪聲。目前通信用直流電源的主流輸出電壓為3.3V,正向1.8V過(guò)渡,該直流低電壓是由降壓開(kāi)關(guān)電源輸出的,直流電壓越低,噪聲的影響越大。在交流電源中,一般采用由共模扼流圈和X2Y電容器組成的低通濾波器,扼流圈和兩個(gè)Y電容器抑制共模噪聲,X電容器抑制差模噪聲,必要時(shí)可以再加入一個(gè)X電容器和兩個(gè)磁珠。

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