usb接口具有传输速度快,支撑热插拔以及衔接多个设备的特色,现在已经在各类计算机、消费类产品中广泛应用。
一、 usb接口面对电磁兼容问题
因为usb接口其运转速率较高,简单经过usb衔接线缆对外高频辐射超支,一起因为带电热插拔,简单遭到瞬间电压冲击和静电搅扰。因而咱们在产品接口规划时,需求侧重从接口滤波规划,防护规划,PCB规划、结构电缆多个方面考虑电磁兼容规划。
本文电磁兼容解决方案首要结合usb2.0接口电路特色,从产品原理图的接口电路动身,供给契合产品实践规划要求的详细的emc规划方案,从而使产品能够满意电磁兼容规范与规范要求,取得杰出的emc质量,提高产品的可靠性。
二、 usb接口规范要求
带有usb接口的典型消费类产品,需求满意相关电磁兼容要求,与usb相关的电磁兼容项目要求如下,其他如应用在军品、轿车电子、铁路电子要求则有所不一样,详细请参阅相关电磁兼容规范要求。
三、原理图emc规划:
四、原理图规划关键阐明:
4.1滤波规划关键:
L1为共模滤波电感,用于滤除差分信号上的共模搅扰;
L2为滤波磁珠,用于滤除为电源上的搅扰;
C3、C4为电源滤波电容,滤除电源上的搅扰;
C1、C2 为预留规划,留意电容尽量小,如实践影响信号传输,能够不焊接。
4.2防护规划关键:
D1、D2、D3组成usb接口防护电路,能快速泄放静电搅扰,防止内部电路遭受静电的搅扰。
C5、C6为接口地和数字地之间的跨接电容,典型取值为1000pF,耐压要求到达2KV以上。
4.3 特殊要求:
4.3 R1、R2为限流电阻,差分线之间耦合会影响信号线的外在阻抗,能够用此电阻完成终端最佳匹配,运用时依据实践情况进行调整。
4.4 器材选型要求:
L1为共模电感,共模电感阻抗挑选规模为60Ω/100MHz~120Ω/100MHz,典型值选取90Ω/100MHz
L2选用磁珠,磁珠阻抗规模为100Ω/100MHz~1000Ω/100MHz,典型值选取600Ω/100MHz ;磁珠在选取时通流量应契合电路电流的要求,磁珠引荐运用电源用磁珠
C3、C4两个电容在取值时要相差100倍,典型值为1000pF、0.1uF;小电容用滤除电源上的高频搅扰,大电容用于滤除电源线上的纹波搅扰;
D1、D2、D3选用TVS,TVS反向关断电压为5V。TVS管的结电容对信号传输频率有必定的影响,usb2.0的TVS结电容小于5pF;
C5、C6为接口地和数字地之间的跨接电容,典型取值为1000pF,耐压要求到达2KV以上。
4.5 相关电磁兼容器材选型主张清单
五、PCB规划阐明
5.1布局规划关键
元器材布局要依照信号流向进行布局;
防护器材要尽或许的接近接口放置,确保引线电感最小,以确保防护器材能正常的进行防护动作。
应将芯片放置在离地层最近的信号层,并尽量接近usb插座,缩短差分线走线间隔。
5.2布线规划关键
共模电感下方不能走其它信号线。
假如usb接口芯片需串联端电阻或许D线接上拉电阻时.务必将这些电阻尽或许的接近芯片放置。
将usb差分信号线布在离地层最近的信号层。
坚持usb差分线下端地层完整性,假如切割差分线下端的地层,会形成差分线阻抗的不连续性,并会添加外部噪声对差分线的影响。
在usb差分线的布线过程中,应防止在差分线上放置过孔(via),过孔会形成差分线阻抗失配。
确保差分线的线距离在走线过程中的一致性,假如在走线过程中差分线的距离产生改动,会形成差分线阻抗的不连续性。
在制作差分线的过程中,运用45°弯角或圆弧弯角来替代90°弯角,并尽量在差分线周围的150 mil规模内不要走其他的信号线,特别是边缘比较峻峭的数字信号线愈加要留意其走线不能影响usb差分线。