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USB3.0接口电路设计的方案解析

作者:超级管理员时间:2021-12-23 11:56:25102次浏览

信息摘要:

按照对USB3.0接口EMC和安全规则设计要求的深入分析,为USB3.0接口EMC和安全规则设计提供了一套完整的解决方案,包括静电保护、信号线EMI抑制等。USB3.0的传输速率为5GBPS,是USB2.0的10倍,电源电流可达到1A,对线路EMC和安全设计提出了更高的要求。...

  EMC设计与接口设计密切相关,许多产品的EMC指标都是按照合理的接口电路方案来实现的。按照对USB3.0接口EMC和安全规则设计要求的深入分析,为USB3.0接口EMC和安全规则设计提供了一套完整的解决方案,包括静电保护、信号线EMI抑制等。经测试检验,产品设计方案符合实际USB接口的EMC和安全要求,如CE认证。

  USB是指通用串行总线。USB接口是比较常见的通用外部数据接口之一,已成为大多数计算系统的标准接口,如便携式计算机、台式机、服务器等。

  随着集成电路的快速发展和人们对大容量数据和高传输速率的需求,USB3.0接口得到了广泛的应用。USB3.0的传输速率为5GBPS,是USB2.0的10倍,电源电流可达到1A,对线路EMC和安全设计提出了更高的要求。

  1.EMC和安全系统方案。

  USB3.0接口采用高速差信号传输方式。由于工作过程中信号高低电平的高速转换,接地层和电源层会产生较大的高频噪声。因此,应尽量消除高速信号上的共模噪声,以确保信号的完整性。

  用户在热插入USB外设时可能会发生静电放电(ESD),空气放电也可能发生在离导电表面几厘米以内的地方,这可能会损坏USB接口和芯片。除此之外,USB接口有5V电源,应有效限制电源能量,防止电源故障造成人员伤害。

  因此,USB接口电路设计的关键在于提高USB信号的传输质量减少电磁干扰,提高抗静电干扰能力,确保供电安全。

usb 3.0接口

  2.方案设计。

  2.1静电防护设计。

  按照2014/30/EU产品国际CE认证所遵循的电磁兼容指令,IT设备静电放电抗干扰测试要求为接触放电±4kV。空气放电±8kV;通信产品静电放电抗干扰测试要求为接触放电±6kV。空气放电±8kV。

  静电放电会导致瞬态过压,可能发生在电源总线和数据总线上。因此,USB3.0接口保护电路应包括两部分:信号过压保护和电源VBUS过压保护。对于高速数据信号,在数据线上添加任何电容器都可能导致信号波形失真,导致数据传输中断和/或故障。这对USB3.0接口上使用的静电放电保护装置提出了更高的要求,不仅可以保护敏感电路,而且可以降低信号质量。

  2.2信号线EMI抑制。

  在保留一对USB2.0差分信号线的基础上,USB3.0增加了两对并行高速差分信号线,实现高速传输。超高的传输速率使信号线EMI辐射更加严重,更容易产生共模噪声,因此应抑制接口EMI。

  在差分线上串联共模扼流电感可以有效抑制共模噪声。新增的两对差分线要求共模扼流电感具有更高的截止频率和更小的插入损耗。共模扼流电感是抑制共模干扰信号的有效设备。市场上有许多型号可供选择。

usb 3.0 双层接口

  3.结语。

  按照实际使用需要,可灵活选择和改变USB3.0接口的EMC和安全设计,以满足经济适用原则。

  静电防护电路应设计在USB3.0接口的三对差分信号线和电源VBUS上。

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