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USB應用中的電磁兼容保護設計

更新時(shí)間:2023-04-20瀏覽:671次

USB端口對PC外設的發(fā)展起到了革命性的推動(dòng)作用,并且正變得越來(lái)越流行,比如在采集測量數據或在機器上安裝軟件更新等應用中就非常常見(jiàn)。作為用于數據傳輸的一種總線(xiàn)系統,只要有移動(dòng)設備連著(zhù)的地方就有它的身影。雖然在日常生活中使用的連接器看起來(lái)非常結實(shí),但USB應用開(kāi)發(fā)人員仍然必須重視這些接口的保護。

在Intel公司的“高速USB平臺設計指南"中,甚至提高了考慮USB端口易感性因素的重要性。Intel建議用電流補償型扼流圈抑制EMI,再用其它元件防止靜電放電(ESD)。電子設備經(jīng)常會(huì )遭受靜電放電。靜電放電脈沖電壓可能高達30kV,因此對所有類(lèi)型的集成電路來(lái)說(shuō)都是非常危險的。目前有些IC對靜電放電來(lái)說(shuō)是“安全的",但這種安全性只是對一小部分潛在威脅來(lái)說(shuō)是有保證的。日常操作表明:額外保護是的。只有采取外部保護措施才能開(kāi)發(fā)出整塊電路板不受靜電放電影響以及高度可靠的產(chǎn)品來(lái)。專(zhuān)門(mén)的抑制措施同樣也是必需的。無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的電子設備如今是遍地開(kāi)花,它們的數量正在與日俱增。

使自己的產(chǎn)品不受輻射干擾的影響非常重要。只有考慮了預期的干擾形式,才能在設計中及時(shí)集成必要的抑制元件,進(jìn)而縮短開(kāi)發(fā)周期。我們知道,自身產(chǎn)品的輻射型干擾也必須處于某個(gè)電平之下。這可以通過(guò)EMC測試實(shí)驗室進(jìn)行很精確的評估。如果產(chǎn)品沒(méi)有通過(guò)這種測試,那么立馬返工的成本將超過(guò)抑制元件成本的好幾倍。


實(shí)際的抗干擾能力

在提到干擾對USB的影響時(shí),差分模式數據傳輸與簡(jiǎn)單的同軸電纜相比具有很大的優(yōu)勢。在感性干擾效應(磁場(chǎng))情況下,導線(xiàn)的絞合可以彌補干擾效應。鑒于每根雙絞線(xiàn)的部分電感的對稱(chēng)性,干擾會(huì )彼此影響補償效果。這種抗干擾效果在實(shí)際應用中會(huì )大打折扣。

●USB控制器的輸入/輸出不是對稱(chēng)的,因此USB信號顯示出共模干擾。

●Layout與HF/EMC不兼容,寄生電容和缺少波阻匹配會(huì )產(chǎn)生共模干擾。

●電路設計(USB濾波器)不充分,濾波器影響信號質(zhì)量,和/或插損太低。

●接口設計(插座,外殼)不充分。不良的接地會(huì )減小電纜的屏蔽衰耗。濾波器具有不良的接地參考。

●USB電纜不對稱(chēng)、屏蔽不良以及沒(méi)有足夠好的接地。這種電纜會(huì )劣化信號質(zhì)量,輻射信號諧波,對外部干擾源起不到足夠的屏蔽衰減。

問(wèn)題:其中一些點(diǎn)可能不受影響,這些點(diǎn)包括外購USB控制器的技術(shù)性實(shí)現,或最終用戶(hù)使用“便宜的"USB電纜。因此必須采取一些預防性措施,防止接口受到可能損壞USB控制器的外部干擾的影響,同時(shí)通過(guò)電纜限制信號的干擾輻射量。