USB 2.0接口電磁兼容(EMC)解決方案
出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2016-08-19 15:04:20
一、 USB2.0接口面臨電磁兼容問(wèn)題
USB接口具有傳輸速度快,支持熱插拔以及連接多個(gè)設(shè)備的特點(diǎn),目前已經(jīng)在各類(lèi)計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。
由于USB2.0則可以達(dá)到速度480Mbps,其運(yùn)行速率較高,容易通過(guò)USB連接線纜對(duì)外高頻輻射超標(biāo),同時(shí)由于帶電熱插拔,容易受到瞬間電壓沖擊和靜電干擾。因此我們?cè)诋a(chǎn)品接口設(shè)計(jì)時(shí),需要著重從接口濾波設(shè)計(jì),防護(hù)設(shè)計(jì),PCB設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)電纜多個(gè)方面考慮電磁兼容設(shè)計(jì)。
本文電磁兼容解決方案主要結(jié)合USB2.0接口電路特點(diǎn),從產(chǎn)品原理圖的接口電路出發(fā),提供符合產(chǎn)品實(shí)際設(shè)計(jì)要求的具體的EMC設(shè)計(jì)方案,從而使產(chǎn)品能夠滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)格要求,獲得良好的EMC品質(zhì),提升產(chǎn)品的可靠性。
二、 USB2.0接口標(biāo)準(zhǔn)要求
帶有USB接口的典型消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品,需要滿足相關(guān)電磁兼容要求,與USB相關(guān)的電磁兼容項(xiàng)目要求如下,其他如應(yīng)用在軍品、汽車(chē)電子、鐵路電子要求則有所不一樣,具體請(qǐng)參考相關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)要求。
序號(hào)
測(cè)試項(xiàng)目
測(cè)試要求
性能判據(jù)
1
輻射發(fā)射(RE)
30~230MHz 40dB(μV/m)
230~1000MHz 47dB(μV/m)
測(cè)量距離10m準(zhǔn)峰值(QP)
2
射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾(CS)
0.15~80MHz 10V 80%AM(1kHz)
150Ω源阻抗
性能判據(jù)A
3
射頻電磁場(chǎng)輻射(RS)
80~1000MHz 20V/m 80%AM(1kHz)
性能判據(jù)A
4
靜電放電(ESD)
接觸放電
±6kV
性能判據(jù)B
空氣放電
±8kV
三、原理圖EMC設(shè)計(jì):
四、原理圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)說(shuō)明:
4.1濾波設(shè)計(jì)要點(diǎn):
L1為共模濾波電感,用于濾除差分信號(hào)上的共模干擾;
L2為濾波磁珠,用于濾除為電源上的干擾;
C3、C4為電源濾波電容,濾除電源上的干擾;
C1、C2 為預(yù)留設(shè)計(jì),注意電容盡量小,如實(shí)際影響信號(hào)傳輸,可以不焊接。
4.2防護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn):
D1、D2、D3組成USB接口防護(hù)電路,能快速泄放靜電干擾,避免內(nèi)部電路遭受靜電的干擾。
C5、C6為接口地和數(shù)字地之間的跨接電容,典型取值為1000pF,耐壓要求達(dá)到2KV以上.
4.3 特殊要求:
4.3 R1、R2為限流電阻,差分線之間耦合會(huì)影響信號(hào)線的外在阻抗,可以用此電阻實(shí)現(xiàn)終端匹配,使用時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
4.4 器件選型要求:
L1為共模電感,共模電感阻抗選擇范圍為60Ω/100MHz~120Ω/100MHz,典型值選取90Ω/100MHz
L2選用磁珠,磁珠阻抗范圍為100Ω/100MHz~1000Ω/100MHz,典型值選取600Ω/100MHz ;磁珠在選取時(shí)通流量應(yīng)符合電路電流的要求,磁珠推薦使用電源用磁珠
C3、C4兩個(gè)電容在取值時(shí)要相差100倍,典型值為1000pF、0.1uF;小電容用濾除電源上的高頻干擾,大電容用于濾除電源線上的紋波干擾;
D1、D2、D3選用TVS,TVS反向關(guān)斷電壓為5V。TVS管的結(jié)電容對(duì)信號(hào)傳輸頻率有一定的影響,USB2.0的TVS結(jié)電容小于5pF;
C5、C6為接口地和數(shù)字地之間的跨接電容,典型取值為1000pF,耐壓要求達(dá)到2KV以上.
4.5 相關(guān)電磁兼容器件選型建議清單
L1=共模電感
WCM-2012-900T
L2=磁珠
FBMA-11-201209-601A20T
D1、D2、D3=TVS
BV05C
C3、C4
1000PF、100Nf
C1、C2
5PF/NC
C5、C6
1000PF/2KV
R1、R2
0ohm
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