功率电感对gsm调制频谱的影响

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时间:2017-12-08

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1、由[1-3]可知,功率电感主要是拿来稳定电流用的,而输出电流之最大与最小值差异,即所谓的涟波,理论上当然希望越小越好,即输出电流越稳定,这样可以有较高的转换效率,以及较低的EMI干扰,而电感值越大,则涟波越小。另外,电感的高频等效模型与频率响应如下:由于线圈间会有寄生电容,与其电感产生并联谐振,因此会有SRF,而SRF与EPC有关,因此EPC越小越好,即可确保电感性的频率范围越广。而SRF需至少为DC-DCConverter切换频率的十倍,例如若切换频率为1.6MHz,则SRF至少需16MHZ。1而我们可知电感在低频时,完全是个电阻,其阻抗由DCR控制

2、,若DCR太大,会使得电源走线的IRDrop变大,使收发器或PA的供给电压变小,导致线性度下降,以至于发射端的性能变差,因此DCR越小越好。虽然电感值越大,涟波越小,然而电感值过大,会因绕线圈数变多,导致DCR变大,因此需选取适当电感值,而非一味加大。2而有加Shielding的功率电感,DCR较小,且可以防止EMI,同时也可避免与邻近金属耦合。没加Shielding的功率电感,有可能会使其SwitchingNoise,透过邻近金属,以传导方式,耦合到收发器的电源。或是直接以辐射的方式,直接打到收发器的电源走线,并与主频产生InterModulatio

3、n,亦即主频两旁正负1.6MHz的调制谱突起,而PA是最主要的非线性贡献者,若调制谱在PA输入端就已经不好了,则PA输出当然只会更差[4]。3另外,当流经电流过大时,则电感值会下降,而电感值下降30%之流经电流,我们定义为饱和电流,此时亦可称该功率电感进入饱和状态。而进入饱和状态的功率电感,相当于一根导线,几乎没有稳定电流的作用,其涟波会变非常大,因此饱和电流为判定功率电感线性度的指针,当然是越大越好,一般至少需为流经电流之1.3倍。4因此在挑選功率電感時,EPC越小越好,SRF越大越好,DCR越小越好,有加Shielding比没加的好,饱和电流越大越

4、好。至于電感值,因为值越大,Ripple越小,但会加大DCR,导致IRDrop变大,所以電感值要适当,过大过小都不好[1-3]。而在Layout方面,也需特別注意一些事項。下图L1301就是所谓的功率电感,用来稳定电流,换句话說,PMIC到L1301这段电源走线的电流,会非常不稳定(因为尚未经过L1301),有很强的EMI干扰,因此确实要越短越好,最好是直接PMIC一出来,就直接接L1301,也因此,PMIC到L1301这段电源走线,要远离RF走线。由於DC-DC输出的电源的底噪特别大,而且会有瞬时电流(因为SwitchingMode),因此需要C13

5、02来稳压,使瞬时电流都流到GND,所以L1301到C1302的电源走线,也是越短越好,避免瞬时电流透过其他路径耦合或乱窜。至於有關C1302穩壓電容的注意事項,可參照[1-3],在此就不贅述。5要注意的是,也因为C1302是负责使瞬时电流都流到GND,所以其GNDPad,不可与其他IC的GND共地,也不可以跟其他IC的落地电容共地,否则瞬时电流会透过其共地,来干扰其他IC,尤其是PA[4]。6而功率电感下方要挖空,不要有金属,避免产生额外的EPC,导致电感性的频率范围缩减[1-3]。7Reference[1]上集_磁珠_电感_电阻_电容于噪声抑制上之

6、剖析与探讨,百度文库[2]中集_磁珠_电感_电阻_电容于噪声抑制上之剖析与探讨,百度文库[3]下集_磁珠_电感_电阻_电容于噪声抑制上之剖析与探讨,百度文库[4]GSM之调制与开关频谱(ORFS)解析与调校大全,百度文库8

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