USB 2.0接口電磁兼容(EMC)解決方案
USB接口具有傳輸速度快,支持熱插拔以及連接多個設(shè)備的特點,目前已經(jīng)在各類計算機、消費類產(chǎn)品中廣泛應用。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201612/328972.htm由于USB2.0則可以達到速度480Mbps,其運行速率較高,容易通過USB連接線纜對外高頻輻射超標,同時由于帶電熱插拔,容易受到瞬間電壓沖擊和靜電干擾。因此我們在產(chǎn)品接口設(shè)計時,需要著重從接口濾波設(shè)計,防護設(shè)計,PCB設(shè)計、結(jié)構(gòu)電纜多個方面考慮電磁兼容設(shè)計。
本文電磁兼容解決方案主要結(jié)合USB2.0接口電路特點,從產(chǎn)品原理圖的接口電路出發(fā),提供符合產(chǎn)品實際設(shè)計要求的具體的EMC設(shè)計方案,從而使產(chǎn)品能夠滿足電磁兼容標準與規(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接口標準要求
帶有USB接口的典型消費類產(chǎn)品,需要滿足相關(guān)電磁兼容要求,與USB相關(guān)的電磁兼容項目要求如下,其他如應用在軍品、汽車電子、鐵路電子要求則有所不一樣,具體請參考相關(guān)電磁兼容標準要求。
序號 | 測試項目 | 測試要求 | 性能判據(jù) |
1 | 輻射發(fā)射(RE) | 30~230MHz 40dB(μV/m) 230~1000MHz 47dB(μV/m) 測量距離10m準峰值(QP) | |
2 | 射頻場感應的傳導騷擾(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:
四、原理圖設(shè)計要點說明:
4.1濾波設(shè)計要點:
L1為共模濾波電感,用于濾除差分信號上的共模干擾;
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 為預留設(shè)計,注意電容盡量小,如實際影響信號傳輸,可以不焊接。
4.2防護設(shè)計要點:
D1、D2、D3組成USB接口防護電路,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,差分線之間耦合會影響信號線的外在阻抗,可以用此電阻實現(xiàn)終端最佳匹配,使用時根據(jù)實際情況進行調(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 ;磁珠在選取時通流量應符合電路電流的要求,磁珠推薦使用電源用磁珠
C3、C4兩個電容在取值時要相差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)電容對信號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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