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天空彩票免费资料大全:USB应用中的电磁兼容?;ど杓?/h1>

天空彩票水果奶奶 2015年10月26日 电子工程专辑            参与:3人 我来说两句
  

天空彩票水果奶奶 www.cmpp.info       端口对PC外设的发展起到了革命性的推动作用,并且正变得越来越流行,比如在采集测量数据或在机器上安装软件更新等应用中就非常常见。作为用于数据传输的一种总线系统,只要有移动设备连着的地方就有它的身影。虽然在日常生活中使用的连接器看起来非常结实,但USB应用开发人员仍然必须重视这些接口的?;?。

  在Intel公司的“高速USB平台设计指南”中,甚至提高了考虑USB端口易感性因素的重要性。Intel建议用电流补偿型扼流圈抑制EMI,再用其它元件防止静电放电(ESD)。电子设备经?;嵩馐芫驳绶诺?。静电放电脉冲电压可能高达30kV,因此对所有类型的集成电路来说都是非常危险的。目前有些IC对静电放电来说是“安全的”,但这种安全性只是对一小部分潜在威胁来说是有保证的。日常操作表明:额外?;な潜夭豢缮俚?。只有采取外部?;ご胧┎拍芸⒊稣榈缏钒宀皇芫驳绶诺缬跋煲约案叨瓤煽康牟防?。专门的抑制措施同样也是必需的。无线联网的电子设备如今是遍地开花,它们的数量正在与日俱增。

  使自己的产品不受辐射干扰的影响非常重要。只有考虑了预期的干扰形式,才能在设计中及时集成必要的抑制元件,进而缩短开发周期。我们知道,自身产品的辐射型干扰也必须处于某个电平之下。这可以通过EMC测试实验室进行很精确的评估。如果产品没有通过这种测试,那么立马返工的成本将超过抑制元件成本的好几倍。

  实际的抗干扰能力

  在提到干扰对USB的影响时,差分模式数据传输与简单的同轴电缆相比具有很大的优势。在感性干扰效应(磁场)情况下,导线的绞合可以弥补干扰效应。鉴于每根双绞线的部分电感的对称性,干扰会彼此影响补偿效果。这种抗干扰效果在实际应用中会大打折扣。

  ●USB控制器的输入/输出不是完全对称的,因此USB信号显示出共模干扰。

  ●Layout与HF/EMC不兼容,寄生电容和缺少波阻匹配会产生共模干扰。

  ●电路设计(USB滤波器)不充分,滤波器影响信号质量,和/或插损太低。

  ●接口设计(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考。

  ●USB电缆不对称、屏蔽不良以及没有足够好的接地。这种电缆会劣化信号质量,辐射信号谐波,对外部干扰源起不到足够的屏蔽衰减。

  问题:其中一些点可能不受影响,这些点包括外购USB控制器的技术性实现,或最终用户使用“便宜的”USB电缆。因此必须采取一些预防性措施,防止接口受到可能损坏USB控制器的外部干扰的影响,同时通过电缆限制信号的干扰辐射量。

  ?;ぴ难≡?/strong>

  静电放电(ESD)?;さ亩ㄒ逦阂勒誆N 61000-4-2标准防止ESD脉冲,依照EN 61000-4-5防止浪涌脉冲,以及依照EN 61000-4-4防止突发(EFT)脉冲。瞬态电压抑制器(TVS)二极管必须满足这些功能。重要的是:为了?;ぶ钊鏤SB等快速数据线受到过压的破坏,应该使用具有低电容特性的TVS和陶瓷ESD抑制器,以免USB信号发生失真?;谡飧鲈?,Würth Elektronik eiSos公司开发出了专门在这方面作了优化的元件,并且在数据线上是不可见的。TVS二极管的电容值不到1pF,电容值最高0.2pF的陶瓷ESD抑制器是?;SB端口的理想选择。

  在选择元件时需要问几个问题:有没有用于轨到轨连接的供电电压((GND < I/O 信号 < Vcc)?用TVS二极管吧。没有供电电压吗,还是应该选用陶瓷元件?在本例中,必须选用TVS二极管,其VDD引脚可以悬空,或使用ESD抑制器。

  进一步的问题:期望的最大ESD电压是多少?应该?;ひ桓龌故橇礁鯱SB端口?有时一条USB数据线会连接到了TVS二极管的两个I/O引脚,这将产生更好的?;ばЧ?,这也是为何优先使用TVS二极管阵列的原因。

  不要忘了电源

  对于一个端到端的EMC兼容设计而言,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实验室的测试。这里介绍了针对一个或两个USB端口的两种优化设计。两条USB线可以用TVS二极管加以?;?。所有4条信号线以及公共电源都得到了很好的静电放电?;?。进一步的优化可以通过用一个电流补偿式数据线扼流圈和电容,搭建一个LC滤波器滤除输入端的共模和差模干扰来实现。在电源端使用WE-CBF系列贴片磁珠可以实现卓越的抑制性能(图1)。

  

  图1:具有静电放电?;すδ艿乃丝赨SB端口。

  单通道?;ぴ?如WE-VE系列静电放电抑制器)必须始终连接在信号线与地之间。不必使用小电容的静电放电抑制器来?;さ缭?,普通的SMD变阻器就足够了。它可以吸收较高的能量和较高的电流,因此是设计的第一选择(图2)。


  图2:与屏蔽数据线不同,电源端不必使用小电容的静电放电抑制器。

  针对USB端口的推荐

  从图3可以明显看出,有两条差分信号线(D+和D-)从插头连接器连接到TVS二极管,再通过电流补偿式数据线扼流圈连接到USB控制器。这样能够得到出色的静电放电?;すδ?,并能良好的抑制数据线对。VBUS通过TVS二极管路由到贴片磁珠。在贴片磁珠之后,可以插入额外的电容和另一个贴片磁珠来实现最大可能的PI滤波器衰减。

  

  图3:USB端口?;?。

  在非常敏感的IC和/或高可靠性开发案例中,通过两次连接TVS二极管引脚可以实现最优的静电放电?;ばЧ?图4)。

  

  图4:USB端口的双重?;?。

  希望采用单通道?;ぴ目⑷嗽笨梢允褂肳E-VE系列静电放电抑制器。这些抑制器总是必须从D+/D-连接到地?;挂悠渌恍┰?,如图5所示。

 

  图5:采用单通道元件的?;せ?。

  本文小结

  在EMC兼容设计中应避免风险。必须要指出的是,干扰会威胁到数据通信的完整性——特别是对于通过USB实现的数据传输而言。EMC不是“可有可无”,或用来满足什么法规和标准,而是一种质量指标。为了尽可能在设计早期就彻底排除EMC问题,业界推出了专门针对快速数据线特殊状态剪裁的元器件,它们不仅可以减少开发工作量,而且最重要的是可以避免关键的EMC测试结果之后的返工。

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