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1、電磁兼容設(shè)計平臺(EDP)應(yīng)用案例以太網(wǎng)口USB2.0接口EMC設(shè)計方案一、 接口概述USB 通用串行總線(英文:Universal Serial Bus,簡稱USB)是連接外部裝置的一個串口匯流排標(biāo)準(zhǔn),在計算機(jī)上使用廣泛,但也可以用在機(jī)頂盒和游戲機(jī)上,補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)On-The-Go( OTG)使其能夠用于在便攜裝置之間直接交換資料。USB接口的電磁兼容性能關(guān)系到設(shè)備穩(wěn)定行與數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性,賽盛技術(shù)應(yīng)用電磁兼容設(shè)計平臺(EDP)軟件從接口原理圖、結(jié)構(gòu)設(shè)計,線纜設(shè)計三個方面來設(shè)計USB2.0接口的EMC設(shè)計方案二、 接口電路 原理圖的EMC設(shè)計本方案由電磁兼
2、容設(shè)計平臺(EDP)軟件自動生成1. USB 2.0接口防靜電設(shè)計圖1 USB 2.0接口防靜電設(shè)計接口電路設(shè)計概述:本方案從EMC原理上,進(jìn)行了相關(guān)的抑制干擾和抗敏感度的設(shè)計;從設(shè)計層次解決EMC問題。電路EMC設(shè)計說明:(1) 電路濾波設(shè)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;C1、C2為電源濾波電容,濾除電源上的干擾。L1共模電感阻抗選擇范圍為60/100MHz 120/100MHz,典型值選取90/100MHz;L2磁珠阻抗范圍為100/100MHz 1000/100MHz,典型值選取600/100MHz ;磁珠在選取時通流量應(yīng)
3、符合電路電流的要求,磁珠推薦使用電源用磁珠;C1、C2兩個電容在取值時要相差100倍,典型值為10uF、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;C3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,C3容值可根據(jù)測試情況進(jìn)行調(diào)整;(2) 電路防護(hù)設(shè)計要點D1、D2和D3組成USB接口防護(hù)電路,能快速泄放靜電干擾,防止在熱拔插過程中產(chǎn)生的大量干擾能量對電路進(jìn)行沖擊,導(dǎo)致內(nèi)部電路工作異常。D1、D2、D3選用TVS,TVS反向關(guān)斷電壓為5V;TVS管的結(jié)電容對信號傳輸頻率有一定的影響,USB2.0的TVS結(jié)電容要求小于5pF。接口電
4、路設(shè)計備注:如果設(shè)備為金屬外殼,同時單板可以獨(dú)立的劃分出接口地,那么金屬外殼與接口地直接電氣連接,且單板地與接口地通過1000pF電容相連;如果設(shè)備為非金屬外殼,那么接口地PGND與單板地GND直接電氣連接。三、 連接器設(shè)計本方案由電磁兼容設(shè)計平臺(EDP)軟件自動生成USB AF連接器USB信號排序設(shè)計 圖1 USB連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計連接器USB與機(jī)體的搭接方式:(1) 面板開孔時采用精密的銑削加工技術(shù),使孔眼的形狀更適合連接器的放置,避免孔眼切削不精確的地方出現(xiàn)縫隙,進(jìn)而降低電磁干擾輻射;經(jīng)過測試證明,精確的銑削開孔加工可以提高1218%的電磁兼容性;(2) 機(jī)體與USB金屬連接器之間的接合處
5、要增加金屬彈片,使兩者接合時能夠保持良好的導(dǎo)電性能。具體搭接方式如上圖所示:四、 線纜設(shè)計 本方案由電磁兼容設(shè)計平臺(EDP)軟件自動生成USB-2.0接口信號線纜線纜設(shè)計要求: USB2.0 AF連接器 普通型圖1 USB金屬連接器的搭接屏蔽層與金屬連接器的搭接:(1) 屏蔽電纜的屏蔽層要求與金屬連接器進(jìn)行360°的搭接;搭接方式如上圖:(2) 屏蔽電纜屏蔽層要避免出現(xiàn)單獨(dú)的“尾巴”現(xiàn)象。 五、 結(jié)束語電磁兼容設(shè)計平臺(EDP),依據(jù)最專業(yè)的EMC專家方案知識庫,快速輸出符合產(chǎn)品設(shè)計要求的指導(dǎo)性的EMC解決方案。即是工程師身邊的產(chǎn)品設(shè)計、學(xué)習(xí)助手,又是企業(yè)的EMC技術(shù)方案庫,是產(chǎn)品電磁兼容性能的保證。圖2 USB-2.0信號電纜電纜設(shè)計:(1) USB-2.0信號電纜采用網(wǎng)狀編織屏蔽層的屏蔽方式,且網(wǎng)狀編織層編織密度要求不小于90%;差分線組采用鋁箔屏蔽; (2) 內(nèi)部組線時,差分電纜采用雙絞傳輸,雙絞絞距一般為最小絞距的2倍,(最小絞距= D為電纜的外徑);組線方式如上圖所示:(3) 電纜兩端需要增加磁環(huán)處理,磁環(huán)內(nèi)徑與電纜的外徑要緊密結(jié)合,盡量選擇厚長型的磁環(huán)。走線設(shè)計:
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