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)終端最佳匹配，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