[发明专利]电源式电磁干扰抑制滤波器

说明书

技术领域

本发明是关于一种电磁干扰抑制滤波器；特别是关于一种用以解决电源端所产生的电磁干扰的抑制滤波器。

背景技术

基于电子产品电路基板(printed circuit board，PCB)的设计要面临许多信号的载送，各种谐振(harmonic)频率的迭加(superposition)，除了影响信号的质量，也造成信号与信号间的干扰。而干扰信号的元凶除了以上的问题外，在电源端更是被耦合了复杂的谐振频率波也是主要的问题之一。产生这些频率波的来源，主要即来自于主要的功能性集成电路芯片(main functional IC)内部电路的运作，于此，这些谐振波更是造成电子产品电磁干扰(electromagnetic interference)的主要来源，目前已知电容及各种形式滤波器的使用，为现今主要解决EMI问题的工具。

然而，在电路基板(PCB)上，信号完整性(signal integrity，SI)与电源完整性(power integrity，PI)的设计，必须充分掌握主芯片电路特性与系统板特性，以及边界条件的设定。但这在分工细密的今日，已变得相当困难。为了要达成这样的协同模拟(co-simulation)设计，单就系统设计者而言，是很难取得完整的芯片特性的信息，而芯片设计者也仅能就其信号特性设计，而获得较佳的特性分析，对于连接到系统的问题，相对掌握度也不高。而电源的谐振频率噪声的特性部分，无论是系统设计端或是芯片设计端，都是一个未知及无解的问题，最多仅能在主芯片中的逻辑电路的设定中下手去规避。除此之外，在许多电子产品的价格激烈竞争下，电路基板的设计由六层板降为四层板，四层板降为二层板，在此情况下，电源完整性(PI)的设计更显得格外困难，现有可使用的滤波组件显然已不符使用，因此目前业界面对电源端上的噪声及EMI问题，其处理的方法大多还是仅能利用效率相当低的尝试错误(try and error)方式进行，相当不符合经济及成本效益。

再者，由于电源端的EMI问题主要发生于，电源在某一个特定频率的谐振噪声由于与其他噪声波互相的耦合作用，造成此频率的电压小信号与电流小信号在大多状态下不是同步的行进，而电压噪声经过单一路径的电容器后，其电流噪声的相位无法完全被耦合掉，甚至更差的情况下，会出现信号的波峰对到波谷此种严重的问题产生。这样的合成电流，不仅造成通过此节点的后到电路基板其他位置的电源路径上，而导线也产生寄生电感效应的特性，更严重影响到电压特性变化的连锁反应。

因此，本发明人有感于上述缺失的可改善，且依据多年来从事此方面的相关经验，悉心观察且研究的，并配合学理的运用，而提出一种设计新颖且有效改善上述缺失的本发明，其揭露一种电源式电磁干扰抑制滤波器，其是利用此滤波电路两端式的电性耦接于电源端与主要的功能性芯片之间，其具体的架构及实施方式将详述于下。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明之一目的在于提供一种电源式电磁干扰抑制滤波器，其是首创揭露一种完全创新的电路设计，并藉由此设计解决电源端上产生的电磁干扰与耦合的谐振频率波。

本发明的又一目的在于提供一种电源式电磁干扰抑制滤波器，其是利用对电压与电流进行特征向量值的计算，精确地匹配出由电阻、电容与电感其中的至少一被动组件组成的滤波器结构，相较于现有仅能利用尝试错误的作法，更具备有较佳的经济及时间成本效益。

本发明的再一目的在于提供一种电源式电磁干扰抑制滤波器，其为一种两端式电性耦接的滤波电路，不仅可有效过滤电源在线的高频噪声(例如：100MHz以上至数GHz)，更可在有效过滤噪声的同时，维持一定的电源完整性以及信号完整性。

因此，根据本发明所揭示的电源式电磁干扰抑制滤波器，其主要包括有一位准参考电路以及至少一滤波调变电路。其中，此电源式电磁干扰抑制滤波器系电性耦接于主芯片的电源供应线与负载端之间，并且，主芯片在受电后系产生一输出电压与一输出电流，其中该输出电压与该输出电流系各自有一输出电压噪声与输出电流噪声。由于电源噪声的谐振影响下，该输出电压噪声与输出电流噪声间系具有一相位差。

根据本发明的实施例，位准参考电路系电性耦接于所述的主芯片，并根据输出电压噪声与输出电流噪声其中的至少一个，产生一位准参考信号。至少一滤波调变电路系并联所述的位准参考电路，以接收并根据该位准参考信号对输出电压噪声与输出电流噪声其中的至少一个进行特征向量值的计算，藉此调变该二者间的相位差及其强度逐渐趋近于零。最后，于负载端所接收到的电压及电流信号可为一滤除噪声及谐振干扰后的直流信号。