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电磁兼容维护电路设计详解 —电路图天天读(173)

  USB端口对PC外设的开展起到了革命性的推进作用,并且正变得越来越盛行,比如在收集丈量数据或在机器上装置软件更新等运用中就十分常见。作为用于数据传输的一种总线体系,只需有移动设…

  USB端口对PC外设的开展起到了革命性的推进作用,并且正变得越来越盛行,比如在收集丈量数据或在机器上装置软件更新等运用中就十分常见。作为用于数据传输的一种总线体系,只需有移动设备连着的当地就有它的身影。虽然在日常日子中运用的衔接器看起来十分健壮,但USB运用开发人员依然有必要注重这些接口的维护。

  在Intel公司的“高速USB渠道规划攻略”中,乃至提高了考虑USB端口易理性要素的重要性。Intel主张用电流补偿型扼流圈按捺 EMI,再用其它元件防止静电放电(ESD)。电子设备经常会遭受静电放电。静电放电脉冲电压或许高达30kV,因而对一切类型的集成电路来说都是十分危险的。现在有些IC对静电放电来说是“安全的”,但这种安全性仅仅对一小部分潜在要挟来说是有确保的。日常操作标明:额定维护是必不行少的。只要采纳外部维护办法才干开宣布整块电路板不受静电放电影响以及高度牢靠的产品来。专门的按捺办法相同也是必需的。无线联网的电子设备如今是遍地开花,它们的数量正在日积月累。

  实践的抗搅扰才能

  在说到搅扰对USB的影响时,差分形式数据传输与简略的同轴电缆比较具有很大的优势。在理性搅扰效应(磁场)情况下,导线的绞合能够补偿搅扰效应。鉴于每根双绞线的部分电感的对称性,搅扰会互相影响补偿作用。这种抗搅扰作用在实践运用中会大打折扣。USB控制器的输入/输出不是完全对称的,因而USB信号显示出共模搅扰。Layout与HF/EMC不兼容,寄生电容和短少波阻匹配会产生共模搅扰。电路规划(USB滤波器)不充分,滤波器影响信号质量,和/或插损太低。接口规划(插座,外壳)不充分。不良的接地会减小电缆的屏蔽衰耗。滤波器具有不良的接地参阅。USB电缆不对称、屏蔽不良以及没有满意好的接地。这种电缆会劣化信号质量,辐射信号谐波,对外部搅扰源起不到满意的屏蔽衰减。

  关于一个端到端的EMC兼容规划而言,对电源(VBUS)进行滤波也很重要。许多开发人员忽视了这一点,却不知道他们的产品为何通不过 EMC实验室的测验。这儿介绍了针对一个或两个USB端口的两种优化规划。两条USB线能够用TVS二极管加以维护。一切4条信号线以及公共电源都得到了很好的静电放电维护。进一步的优化能够经过用一个电流补偿式数据线扼流圈和电容,建立一个LC滤波器滤除输入端的共模和差模搅扰来完成。在电源端运用 WE-CBF系列贴片磁珠能够完成杰出的按捺功用(图1)。

  

  图1:具有静电放电维护功用的双端口USB端口。

  单通道维护元件(如WE-VE系列静电放电按捺器)有必要一直衔接在信号线与地之间。不用运用小电容的静电放电按捺器来维护电源,一般的SMD变阻器就满意了。它能够吸收较高的能量和较高的电流,因而是规划的榜首挑选(图2)。

  

  图2:与屏蔽数据线不同,电源端不用运用小电容的静电放电按捺器。

  针对USB端口的引荐Layout

  从图3能够显着看出,有两条差分信号线(D+和D-)从插头衔接器衔接到TVS二极管,再经过电流补偿式数据线扼流圈衔接到USB控制器。这样能够得到超卓的静电放电维护功用,并能杰出的按捺数据线对。VBUS经过TVS二极管路由到贴片磁珠。在贴片磁珠之后,能够刺进额定的电容和另一个贴片磁珠来完成最大或许的PI滤波器衰减。

  

  图3:USB端口维护。

  在十分灵敏的%&&&&&%和/或高牢靠性开发事例中,经过两次衔接TVS二极管引脚能够完成最优的静电放电维护作用(图4)。

  

  图4:USB端口的两层维护。

  期望选用单通道维护元件的开发人员能够运用WE-VE系列静电放电按捺器。这些按捺器总是有必要从D+/D-衔接到地。还要衔接其它一些元件,如图5所示。

  

  图5:选用单通道元件的维护机制。

  维护元件的挑选

  静电放电(ESD)维护的界说为:按照EN 61000-4-2规范防止ESD脉冲,按照EN 61000-4-5防止浪涌脉冲,以及按照EN 61000-4-4防止突发(EFT)脉冲。瞬态电压按捺器(TVS)二极管有必要满意这些功用。重要的是:为了维护比如USB等快速数据线受到过压的损坏,应该运用具有低电容特性的TVS和陶瓷ESD按捺器,防止USB信号产生失真。根据这个原因,Würth Elektronik eiSos公司开宣布了专门在这方面作了优化的元件,并且在数据线上是不行见的。TVS二极管的电容值不到1pF,%&&&&&%值最高0.2pF的陶瓷ESD按捺器是维护USB端口的抱负挑选。

  在EMC兼容规划中应防止危险。有必要要指出的是,搅扰会要挟到数据通信的完整性——特别是关于经过USB完成的数据传输而言。EMC不是 “可有可无”,或用来满意什么法规和规范,而是一种质量指标。为了尽或许在规划前期就完全扫除EMC问题,业界推出了专门针对快速数据线特别状况取舍的%&&&&&%,它们不只能够削减开发工作量,并且最重要的是能够防止要害的EMC测验成果之后的返工。

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