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USB 2.0接口電磁兼容(EMC)解決方案

作者: 時間:2016-12-12 來源:網絡 收藏
一、 USB2.0接口面臨電磁兼容問題

USB接口具有傳輸速度快,支持熱插拔以及連接多個設備的特點,目前已經在各類計算機、消費類產品中廣泛應用。

本文引用地址:http://www.butianyuan.cn/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。因此我們在產品接口設計時,需要著重從接口濾波設計,防護設計,PCB設計、結構電纜多個方面考慮電磁兼容設計。

本文電磁兼容解決方案主要結合USB2.0接口電路特點,從產品原理圖的接口電路出發(fā),提供符合產品實際設計要求的具體的EMC設計方案,從而使產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,提升產品的可靠性。

二、USB2.0接口標準要求

帶有USB接口的典型消費類產品,需要滿足相關電磁兼容要求,與USB相關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,具體請參考相關電磁兼容標準要求。

序號

測試項目

測試要求

性能判據

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A

3

射頻電磁場輻射(RS)

80~1000MHz 20V/m 80%AM(1kHz)

性能判據A

4

靜電放電(ESD)

接觸放電

±6kV

性能判據B

空氣放電

±8kV

三、原理圖EMC設計:

四、原理圖設計要點說明:

4.1濾波設計要點:

  • 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,避免內部電路遭受靜電的干擾。

  • C5、C6為接口地和數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,可以用此電阻實現終端最佳匹配,使用時根據實際情況進行調整。

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反向關斷電壓為5V。TVS管的結電容對信號傳輸頻率有一定的影響,USB2.0的TVS結電容小于5pF;

  • C5、C6為接口地和數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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