USB2.0接口EMC设计方案

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1、电磁兼容设计平台(EDP)应用案例——以太网口USB2.0接口EMC设计方案一、接口概述USB 通用串行总线(英文:Universal Serial Bus,简称USB)是连接外部装置的一个串口汇流排标准,在计算机上使用广泛,但也可以用在机顶盒和游戏机上,补充标准On-The-Go( OTG)使其能够用于在便携装置之间直接交换资料。USB接口的电磁兼容性能关系到设备稳定行与数据传输的准确性,赛盛技术应用电磁兼容设计平台(EDP)软件从接口原理图、结构设计,线缆设计三个方面来设计USB2.0接口的EMC设计方案二、接口电路原理图的EMC设计本方案由电磁兼容设计平台(EDP)软件自动生成

2、1.USB2.0接口防静电设计图1USB2.0接口防静电设计接口电路设计概述:本方案从EMC原理上,进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计;从设计层次解决EMC问题。电路EMC设计说明:(1)电路滤波设计要点:4电磁兼容设计平台(EDP)应用案例——以太网口L1为共模滤波电感,用于滤除差分信号上的共模干扰;L2为滤波磁珠,用于滤除为电源上的干扰;C1、C2为电源滤波电容,滤除电源上的干扰。L1共模电感阻抗选择范围为60Ω/100MHz~120Ω/100MHz,典型值选取90Ω/100MHz;L2磁珠阻抗范围为100Ω/100MHz~1000Ω/100MHz,典型值选取600Ω/100M

3、Hz;磁珠在选取时通流量应符合电路电流的要求,磁珠推荐使用电源用磁珠;C1、C2两个电容在取值时要相差100倍,典型值为10uF、0.1uF;小电容用滤除电源上的高频干扰,大电容用于滤除电源线上的纹波干扰;C3为接口地和数字地之间的跨接电容,典型取值为1000pF,耐压要求达到2KV以上,C3容值可根据测试情况进行调整;(2)电路防护设计要点D1、D2和D3组成USB接口防护电路,能快速泄放静电干扰,防止在热拔插过程中产生的大量干扰能量对电路进行冲击,导致内部电路工作异常。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一定的影响,USB2.0的

4、TVS结电容要求小于5pF。接口电路设计备注:如果设备为金属外壳,同时单板可以独立的划分出接口地,那么金属外壳与接口地直接电气连接,且单板地与接口地通过1000pF电容相连;如果设备为非金属外壳,那么接口地PGND与单板地GND直接电气连接。一、连接器设计本方案由电磁兼容设计平台(EDP)软件自动生成USBAF连接器USB信号排序设计图1USB连接器结构设计连接器USB与机体的搭接方式:4电磁兼容设计平台(EDP)应用案例——以太网口(1)面板开孔时采用精密的铣削加工技术,使孔眼的形状更适合连接器的放置,避免孔眼切削不精确的地方出现缝隙,进而降低电磁干扰辐射;经过测试证明,精确的铣削

5、开孔加工可以提高12~18%的电磁兼容性;(2)机体与USB金属连接器之间的接合处要增加金属弹片,使两者接合时能够保持良好的导电性能。具体搭接方式如上图所示:一、线缆设计本方案由电磁兼容设计平台(EDP)软件自动生成USB-2.0接口信号线缆线缆设计要求:USB2.0AF连接器普通型图1USB金属连接器的搭接屏蔽层与金属连接器的搭接:(1)屏蔽电缆的屏蔽层要求与金属连接器进行360°的搭接;搭接方式如上图:(2)屏蔽电缆屏蔽层要避免出现单独的“尾巴”现象。二、结束语电磁兼容设计平台(EDP),依据最专业的EMC专家方案知识库,快速输出符合产品设计要求的指导性的EMC解决方案。即是工程

6、师身边的产品设计、学习助手,又是企业的EMC技术方案库,是产品电磁兼容性能的保证。4电磁兼容设计平台(EDP)应用案例——以太网口图2USB-2.0信号电缆电缆设计:(1)USB-2.0信号电缆采用网状编织屏蔽层的屏蔽方式,且网状编织层编织密度要求不小于90%;差分线组采用铝箔屏蔽;(2)内部组线时,差分电缆采用双绞传输,双绞绞距一般为最小绞距的2倍,(最小绞距=D为电缆的外径);组线方式如上图所示:(3)电缆两端需要增加磁环处理,磁环内径与电缆的外径要紧密结合,尽量选择厚长型的磁环。走线设计:(1)USB-2.0信号电缆走线时要求远离其他强干扰源,如电源模块;(2)电缆走线最好单独

7、走线或与其他模拟以及功率线缆保持10cm以上距离,切不可与其他线缆一起混合捆扎。4

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