安森美 EMI814x 系列：集共模滤波与 ESD 保护于一体的创新解决方案

在当今高速电子设备的设计中，电磁干扰（EMI）和静电放电（ESD）防护是工程师们必须面对的重要挑战。安森美（onsemi）推出的 EMI814x 系列共模滤波器（CMF），集成了 ESD 保护功能，为高速差分端口提供了高效、可靠的解决方案。本文将深入介绍 EMI814x 系列的功能、特性、应用以及相关的技术参数。

文件下载：EMI8141-D.PDF

功能概述

EMI814x 系列是业界首个集成 ESD 保护的共模滤波器。它允许差分信号输入输出（I/O）端口在一个封装内同时实现共模滤波和 ESD 保护功能。该系列产品能够根据 IEC61000 - 4 - 2 标准，保护系统免受高达 ±15 kV 接触式 ESD 脉冲的影响。

这种集成设计特别适用于保护使用高速差分端口的系统，如 USB 3.0、MIPI D - PHY 等，也可用于可移动存储设备的相应端口以及其他需要在小尺寸封装中提供 ESD 保护的应用。

产品特性

低插入损耗

在 2.5 GHz 频率下，总插入损耗 (DM_{LOSS }<2.5 ~dB)，这意味着信号在通过滤波器时损失较小，能够保证信号的完整性。

高差分模式截止频率

差分模式截止频率 (f_{3 ~dB}>5 GHz)，可以有效过滤高频干扰，确保高速信号的正常传输。

高共模阻带衰减

在 500 MHz 时，共模阻带衰减 > 10 dB；在 700 MHz 时，达到 15 dB，能够有效抑制共模干扰。

低通道电阻

通道电阻仅为 6.0 Ω，减少了信号传输过程中的能量损耗。

ESD 保护能力

提供符合 IEC61000 - 4 - 2 标准 4 级的 ESD 保护，接触式放电可达 ±15 kV。

环保特性

这些器件无铅、无卤素/无溴化阻燃剂（BFR），符合 RoHS 标准，满足环保要求。

应用领域

EMI814x 系列广泛应用于多种高速接口，包括但不限于：

• USB 3.0：高速数据传输接口，需要有效抑制 EMI 和保护免受 ESD 影响。
• MHL 2.0：移动高清链接，用于将移动设备的内容传输到高清显示设备。
• SD 卡：可移动存储设备，需要保护其接口免受 ESD 损害。
• eSATA：外部串行 ATA 接口，提供高速数据传输。
• HDMI/DVI 显示：用于手机等移动设备的高清显示接口。
• MIPI D - PHY：在手机和数码相机中用于高速数据传输。

产品封装与订购信息

EMI814x 系列提供三种不同的封装形式，以满足不同的应用需求：

• XDFN6：适用于单差分对，型号为 EMI8141MUTAG，每卷 3000 个。
• XDFN - 10：适用于双差分对，型号为 EMI8142MUTAG，每卷 3000 个。
• XDFN - 16：适用于三差分对，型号为 EMI8143MUTAG，每卷 3000 个。

引脚功能描述

不同型号的 EMI814x 引脚功能有所不同，主要包括输入、输出和接地引脚。例如，In_1 + 和 In_1 - 用于连接外部连接器，Out_1 + 和 Out_1 - 用于连接内部 ASIC，VN 为接地引脚。具体的引脚功能可参考数据手册中的详细表格。

电气特性

绝对最大额定值

• 工作温度范围：(T_{OP}) 为 - 40 至 +85 °C。
• 存储温度范围：(T_{STG}) 为 - 65 至 +150 °C。
• 引脚温度：(T_{L}) 为 260 °C。
• 线路电流：(I_{LINE}) 为 100 mA。

电气参数

• 反向工作电压（VRWM）：典型值为 3.3 V。
• 击穿电压（VBR）：最小值为 4.0 V。
• 通道泄漏电流：在 (T{A}=25^{circ} C)，(V{IN}=3.3 ~V)，(GND = 0 ~V) 条件下，最大值为 1.0 μA。
• 通道电阻（RCH）：典型值为 6.0 Ω。
• 差分模式插入损耗（DMLOSS）：在 2.5 GHz 频率下有特定要求。
• 差分模式截止频率（f3dB）：在 50 Ω 源和负载端接条件下，典型值为 5.0 GHz。
• 共模阻带衰减：在 700 MHz 时达到一定要求。
• 系统内 ESD 耐受电压（VESD）：接触式放电符合 IEC 61000 - 4 - 2 标准 4 级，可达 ±15 kV。
• TLP 钳位电压（VCL）：在不同的正向脉冲电流下有相应的电压值。

典型特性

衰减特性

通过典型的差分模式衰减与频率关系图和共模衰减与频率关系图，可以直观地了解 EMI814x 在不同频率下的衰减性能。

眼图测试

在 5 Gbps 数据速率下进行眼图测试，对比有无 EMI814x 时的眼图参数，如眼高、上升时间、下降时间、均方根抖动（Jrms）和峰 - 峰抖动（Jpp）等，评估其对信号质量的影响。

传输线脉冲（TLP）测量

TLP 测量提供了电流与电压（I - V）曲线，能够准确展示产品的 ESD 能力。通过将 8 kV IEC61000 - 4 - 2 电流波形与 8 A 和 16 A 的 TLP 电流脉冲进行比较，可以更好地理解产品在 ESD 事件中的表现。

机械尺寸与封装

EMI814x 系列的不同封装（XDFN6、XDFN - 10 和 XDFN - 16）都有详细的机械尺寸和推荐的安装脚印，工程师可以根据实际需求进行选择和设计。

总结

安森美 EMI814x 系列共模滤波器集成 ESD 保护功能，为高速差分端口提供了全面的解决方案。其出色的电气特性、广泛的应用领域和多种封装形式，使其成为电子工程师在设计高速电子设备时的理想选择。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计要求和系统环境，合理选择合适的型号和封装，以确保系统的稳定性和可靠性。你在实际设计中是否遇到过类似的 EMI 和 ESD 问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。