帶靜電（ESD）抑制的薄膜共模濾波器

帶靜電（ESD）抑制的薄膜共模濾波器新型TDKTCE1210系列是世界上第一款在單個元件上提供高速共模噪聲抑制和靜電（ESD）保護的薄膜共模濾波器，可減少元器件數量，縮小安裝面積，增強移動設備功能。

集成電路的半導體工藝尺寸越來越小時，移動設備越來越易受靜電影響。同時，高速和高頻操作需要對高速接口產生的共模噪聲進行防護。薄膜共模濾波器TCE1210系列具有靜電抑制功能，不僅能夠抑制共模噪聲而且防止靜電放電對重要元件的影響。新型薄膜共模濾波器采用先進的薄膜工藝技術制成，體積更小更薄，僅為1.25×1.0×0.60mm3。該系列濾波器榮獲日刊工業(yè)新聞社–一家令人尊敬的日本商務和工業(yè)日報出版社–頒發(fā)的電氣和電子元件類的“ChoMonodzukuri2008年創(chuàng)新零件和元件大獎”。

許多高速數字界面，如USB或HDMI，采用差模傳輸。信號由具180度相位差的兩條線來傳輸。理論上差模傳輸，又稱為平衡傳輸，相對于單線傳輸系統(tǒng)，噪聲輻射更小，并且?guī)缀醪皇芷渌到y(tǒng)輻射噪聲的干擾和影響。然而在現實中，兩個信號相位只要稍微偏離，或脈沖寬度或振幅存在差異，則會出現失衡分量，即偏斜，并且產生共模噪聲電流，從而導致系統(tǒng)故障和其它問題。

除非采取保護措施，連接數碼設備的電纜就會成為噪聲源。因此，需要共模濾波器作為元器件來確保電子設備和接口間的電磁兼容性（EMC）。

采用硬盤（HDD）磁頭技術的微型化超微型共模濾波器在手機和數碼相機中需求相當大，微型化已達至可能的極限。因此，為了將薄膜導電層生成至鐵氧體層上，工程師采用了TDK先進的原用于制作硬盤磁頭的薄膜工藝技術。因此，TCM系列薄膜共模濾波器相比傳統(tǒng)濾波器占用不到一半的空間。

尤其是移動設備，因為電纜的頻繁插入和移除，有大量的觸摸操作，因此，其電路也必須擁有可靠的器件來防護靜電影響（ESD）。

圖表一：共模濾波器TDKTCE1210系列的基本結構TDKTCE1210系列將微間隙靜電保護元件集成至薄膜制造技術制成的共模濾波器內。

新型TCE1210系列通過具有穩(wěn)定特征的微間隙電極結構，實現在單個元件上整合靜電保護和共模噪聲抑制功能。微間隙靜電抑制器將一對電極封裝在玻璃管內并制成片式元件–實際上就是一個微型電涌放電器。微間隙靜電抑制器的最大優(yōu)點就是具有極低的端子間電容，有效地抑制靜電，同時在極高的數據傳輸速率下不會扭曲信號。

微間隙靜電抑制器采用鐵氧體基材制成，基材上的一個薄膜線圈、絕緣層和其它層經堆疊制成薄膜共模濾波器（圖表一）。

圖表二：USB3.0信號的輻射噪聲

當使用TDKTCE1210系列濾波器時，噪聲減少了大約15dB.

TCE1210系列完全符合USB3.0要求，且綽綽有余。圖表二顯示了確認共模濾波器效果的測量數據。一個2.5GHz（5Gbit/s）的USB3.0信號用作傳輸信號。如未使用濾波器，噪聲水平峰值在2至3GHz范圍出現。采用TCE1210系列后，噪聲減少了大約15dB.

圖表三：帶有壓敏電阻和TDKTCE1210共模濾波器的特征阻抗

TDKTCE1210能夠實現90Ω(?}7)的特征阻抗，達到新的USB3.0要求。

TCE1210系列的靜電抑制效能清楚地展示在圖表三中。使用1pF端子間電容的壓敏電阻時，特征阻抗降至80Ω以下。使用USB3.0后，特征阻抗的新參數上升至90±7Ω。這樣，TCE1210系列特征阻抗就達到以上要求，證明將來對信號幾乎不會產生影響。

圖表四：有和無TDKTCE1210系列的靜電吸收對比

TDKTCE1210能有效地吸收靜電至可忽略的水平。

此外，未采取防靜電對策時，在波形圖上能觀察到陡峭的尖峰。TCE1210系列濾波器對吸收靜電有明顯效果。（圖表四）

元器件數量大大減少TCE1210系列可大量減少元器件數量和所需的安裝面積。例如，差模傳輸的HDMI，以前一個端子用四個共模濾波器，每個濾波器有兩個壓敏電阻，需要用12個元件。對比一下，使用TCE1210系列濾波器和集成靜電抑制后，僅需安裝四個元件。

關鍵數據：TDKTCE1210薄膜共模濾波器

類型TCE1210-900-2P共模阻抗[Ω]最小60，典型90截止頻率[GHz]5.0靜電防護標準IEC61000-4-24級兼容鉗位電壓(最大值)[V]100額定電壓(最大值)[V]10額定電流[mA]100尺寸[mm3]1.25×1.00×0.60

隨著功能越來越先進和微型化進一步提升，要求移動設備如移動電話、數碼相機和便攜式音樂播放器的元件數量減少和安裝面積縮小的要求也越來越強烈。傳輸信號提升到更高頻率時，改進共模噪聲抑制技術將十分重要。同時移動設備靜電抑制會在半導體工藝尺寸逐步縮小后變得一樣重要。TCE1210系列通過針對和滿足以上要求以提升移動設備效能，使其性能更可靠。

信息框：共模濾波器基本噪聲抑制原理

共模濾波器是兩根導線同方向地卷繞在環(huán)形磁芯上的電子元件。當電流通過線圈時，所生成的磁通量流經磁芯。同時信號電流也通過線圈。然而，使用了差模，其中傳出和返回信號以反方向