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av老司机获得良好的EMC品质

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一、 USB2.0接口面临电磁兼容问题

USB接口具有传输速度快,支持热插拔以及连接多个设备的特点,目前已经在各类计算机、消费类产品中广泛应用。

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由于USB2.0则可以达到速度480Mbps,其运行速率较高,容易通过USB连接线缆对外高频辐射超标,同时由于带电热插拔,容易受到瞬间电压冲击和静电干扰。因此我们在产品接口设计时,需要着重从接口滤波设计,防护设计,PCB设计、结构电缆多个方面考虑电磁兼容设计。

本文电磁兼容解决方案主要结合USB2.0接口电路特点,从产品原理图的接口电路出发,提供符合产品实际设计要求的具体的EMC设计方案,从而使产品能够满足电磁兼容标准与规格要求,获得良好的EMC品质,提升产品的可靠性。

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二、USB2.0接口标准要求

带有USB接口的典型消费类产品,需要满足相关电磁兼容要求,与USB相关的电磁兼容项目要求如下,其他如应用在军品、汽车电子、铁路电子要求则有所不一样,具体请参考相关电磁兼容标准要求。

序号

 

测试项目

 

测试要求

 

性能判据

 

1

 

辐射发射(RE)

 

30~230MHz 40dB(μV/m)

230~1000MHz 47dB(μV/m)

测量距离10m准峰值(QP)

 

2

 

射频场感应的传导骚扰(CS)

 

0.15~80MHz 10V 80%AM(1kHz)

150Ω源阻抗

 

性能判据A

 

3

 

射频电磁场辐射(RS)

 

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

 

性能判据A

 

4

 

静电放电(ESD)

 

接触放电

±6kV

 

性能判据B

 

空气放电

±8kV

 

三、原理图EMC设计:

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四、原理图设计要点说明:

4.1滤波设计要点:

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;

C3、C4为电源滤波电容,滤除电源上的干扰;

C1、C2 为预留设计,注意电容尽量小,如实际影响信号传输,可以不焊接。

4.2防护设计要点:

D1、D2、D3组成USB接口防护电路,能快速泄放静电干扰,避免内部电路遭受静电的干扰。

C5、C6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.

4.3 特殊要求:

4.3 R1、R2为限流电阻,人人射,差分线之间耦合会影响信号线的外在阻抗,可以用此电阻实现终端最佳匹配,使用时根据实际情况进行调整。

4.4 器件选型要求:

L1为共模电感,共模电感阻抗选择范围为60Ω/100MHz~120Ω/100MHz,典型值选取90Ω/100MHz

L2选用磁珠,磁珠阻抗范围为100Ω/100MHz~1000Ω/100MHz,典型值选取600Ω/100MHz ;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

C3、C4两个电容在取值时要相差100倍,典型值为1000pF、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;

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TVS结电容小于5pF;

C5、C6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.

4.5 相关电磁兼容器件选型建议清单

L1=共模电感

 

WCM-2012-900T

 

L2=磁珠

 

FBMA-11-201209-601A20T

 

D1、D2、D3=TVS

 

BV05C

 

C3、C4

 

1000PF、100Nf

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