USB接口EMC设计方案
USB应用中的EMC兼容设计
USB应用中的EMC兼容设计USB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保护。
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)。
电子设备经常会遭受静电放电。
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：额外保护是必不可少的。
只有采取外部保护措施才能开发出整块电路板不受静电放电影响以及高度可靠的产品来。
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。
TYPE-C接口EMC设计
强大的TYPE-C方案，简洁有效的EMC对策深圳韬略科技一、USB TYPE-C简介随着苹果公司4月份New MacBook的发布，支持正反插的USB TYPE-C瞬间名满全世界；随后联想、小米等知名企业纷纷推出USB TYPE-C方案的新产品，USB TYPE-C方案正式走向了新产品应用的热潮；USB TYPE-C的亮点在于更加纤薄的设计、更快的传输速度（最高10Gbps）以及更强悍的电力传输（最高100W），但是高达10GBPS的传输速度必然导致端口的辐射超标严重；而功率大、速度快特征对端口防护器件有了更高要求；如何有效、简洁的做出性价比高的方案便成了硬件工程师的难题。
本文从辐射发射和抗扰度两个方面为大家提供性价比高的EMC解决方案，希望对大家有所帮助。
二、TYPE-C脚位定义脚位说明：数据传输主要有TX/RX两组差分信号，CC1和CC2是两个关键引脚，作用很多：探测连接，区分正反面，区分DFP和UFP，也就是主从配置Vbus，有USB Type-C和USB Power Delivery两种模式。
配置Vconn，当线缆里有芯片的时候，一个cc传输信号，一个cc 变成供电Vconn。
配置其他模式，如接音频配件时，Dp，Pcie时电源和地都有4个。
三、TYPE-C的EMC问题点1、高达10GBPS的传输速度必然导致端口的辐射超标严重；2、TYPE-C电压范围广、功率大、速度快特征对端口防护器件有了更高要求；四、处理措施（一)、TYPE-C的EMI问题；问题点：高速数据交换时产生的共模辐射，例如240MHZ、480MHZ、720MHZ等；措施：在差分线上增加43R共模滤波器;数据对比：说明：增加共模滤波器后，480MHZ下降明显；（二）、TYPE-C的ESD问题；问题点：对TYPE-C端口进行静电放电时，会导致系统死机或数据交换中断；措施：在差分线上增加0.4PF的TVS排；说明：在信号线上增加TVS，能有效抑制静电对系统的影响。
USB保护电路的EMC设计
USB保护电路的EMC设计1.确定电路布局电路布局是EMC设计中的重要一环。
首先，需要将接地电路的尽可能短。
接地电路是消除电磁串扰的关键，良好的接地是保证设备EMC性能的基础。
其次，将高频信号线与低频信号线分离布局，减少彼此之间的相互干扰。
此外，还需要根据系统需求，合理布局各个电路模块，减少信号线的长度和走线面积。
2.适当选择滤波器滤波器的设计对于EMC起着至关重要的作用。
在USB保护电路中，常常需要使用滤波器来抑制高频噪声和滤除电源线上的电磁干扰。
常用的滤波器包括LC滤波器、Ferrite Beads和EMI滤波器等。
在选择滤波器时，需要根据系统的特点和需求，合理选择滤波器的参数和类型。
3.良好的接地设计良好的接地设计是EMC设计中的重要一环。
首先，需要构建星型接地系统，即将所有的接地点连接在一起，并与外部接地点相连接。
其次，需要采用大面积的接地层来减少环路面积，并且减少共模噪声的辐射和接收。
另外，还要注意将模拟和数字地线分离布局，减少相互之间的干扰。
4.抗干扰设计在USB保护电路的EMC设计中，抗干扰设计是重要的一环。
主要包括以下几个方面：首先，需要合理选择电容和电感元件，以增加抑制干扰的能力。
其次，需要适当加入屏蔽罩或屏蔽层，以减少电磁辐射和电磁感受。
另外，要合理设置地孔和电流回路，在设计中避免环路，减少电磁干扰。
5.可靠的布线设计布线设计也是EMC设计中的关键一环。
在USB保护电路中，需要合理规划信号线和电源线的走线路径，尽量减少信号线的长度和延迟。
此外，还要合理设计PCB板的层压结构，减少信号线的串扰和电磁辐射。
6.使用合适的材料和元件选择合适的材料和元件也是EMC设计中的重要一环。
例如，选择具有良好屏蔽性能的材料和元件，如磁性材料、屏蔽罩等，以减少电磁辐射和电磁感受。
另外，选择高频特性好的元件，如高频滤波器等，以提高系统的EMC性能。
总结起来，USB保护电路的EMC设计是确保设备电磁兼容性和可靠性的重要环节。
32种EMC标准电路图纸及介绍
32种EMC标准电路图纸及介绍1、AC24V接口EMC设计标准电路
2、AC110V-220VEMC设计标准电路
3、AC380V接口EMC设计标准电路
4、AV接口EMC设计标准电路
5、CAN接口EMC设计标准电路
6、DC12V接口EMC设计标准电路
8、DC48接口EMC设计标准电路
10、DVIEMC设计标准电路
12、LVDS接口EMC设计标准电路
14、RJ11EMC设计标准电路
15、RS232 EMC设计标准电路
16、RS485EMC设计标准电路
17、SCART接口EMC设计标准电路
18、s-video接口EMC设计标准电路
19、USBDEVICE EMC设计标准电路
20、USB2.0接口EMC设计标准电路
21、USB3.0接口EMC设计标准电路
22、VGA接口EMC设计标准电路
23、差分时钟EMC设计标准电路
24、耳机接口EMC设计标准电路
25、复合视频接口EMC设计标准电路
26、汽车零部件电源口EMC标准设计电路
27、室内外天馈浪涌设计标准电路
28、无源晶振EMC设计标准电路
29、有源晶振EMC设计标准电路
30、以太网EMC(EMI)设计标准电路
31、以太网EMC（浪涌）设计标准电路(差模要求较高方案）
32、以太网EMC(浪涌）中心抽头方案（节约空间）。
欧盟统一后的手机USB接口及其EMC测试要求
欧盟统一后的手机USB接口及其EMC测试要求2011-01-28 18:28:09 来源：摩尔实验室浏览次数：615 文字大小：【大】【中】【小】关键字：USB接口统一EMC 测试从2011年1月1日开始，所有在欧盟销售的带usb接口的手机，其接口统一为micro-B USB，手机及配套充电器的接口如下图所示:手机充电器的接口一直以来都是五花八门，从Micro-B USB到MiniUSB，甚至还有专属充电数据接口存在，这样的设计极大的不方便消费者。
很多时候我们急需充电的时候却发现充电接口不一样。
针对这一现象,欧盟委员会已经批准了14家手机品牌大厂商达成的一项协议，统一了手机usb接口为micro-B USB，并采用micro-B USB手机充电器新标准。
目前支持此项决议的手机厂商包括摩托罗拉、诺基亚、华为、LG、三星、索尼爱立信等。
此项协议实施后，消费者就不用再去为充电而烦躁，让生活更加的轻松,同时能减少充电器的产量，换手机造成的丢弃充电器行为也会大大减少，并且能节约消费者的支出，对减轻环境污染与节能减排也是一大利好。
针对以上协议，欧盟对手机充电器制定了一个新法规其标准号为ETSI EN 301 489-34 V1.1.1 (2 010-10)，此标准遵从CE指令。
也就是说，带micro-B USB口的手机充电器做CE认证，另外要符合此标准的要求。
现在我们就来了解一下这个新的法规对于micro-B USB口充电器设备在EMC测试方面都有哪些规定。
以方便大家申请欧盟CE认证。
EN301489-34是指关于无线电设备和服务的相关电磁兼容标准的第34部分，即关于移动电话的外部供电设备的特殊规定。
一．标准中规定了对设备进行供电的EPS(外部供电设备)即充电器必需要符合以下条件：设备通过使用一个micro-B的USB插头电缆的充电器进行电源供电；λ●充电电压为：5V±5 % ；λ●最大输出电流限定在500到1500MA；二. 关于EPS的测试需要注意到几个测试条件：λ●进行EPS的测试时它的直流输出端口必需要接一个能够代表它的连接设备的模拟负载。
USB接口防静电方案列表
USB接口防静电方案列表
作为电脑和电子产品必备接口，USB堪称万能接口。
你的USB接口是2.0还是3.0？不管是使用还是设计接口都要考虑。
各USB接口理论传输速度如下：
USB 1.0：1.5 Mbps（Low Speed）
USB 1.1：12 Mbps（Full Speed）
USB 2.0：480 Mbps（Hi Speed）
USB 3.0：5 Gbps（640 Mbps, Super Speed）
USB3.1：10 Gbps
USB2.0接口静电保护
USB2.0提供500Mbps的传输速度，本方案采用单颗器件防护,节约空间，
保证信号完整性，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电8kV，空气放电15kV
如对Vbus有过流要求，需配PTC保护。
双USB 接口静电保护
USB2.0提供500Mbps的传输速度，本方案采用单颗器件防护2个USB,节约空间，保证信号完整性，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电8kV，空气放电15kV如对Vbus有过
流要求，需配PTC保护。
可以采用单颗器件同时保护高速数据线，满足静电的测试要求。
电子产品的接口防护需用过压保护器件，很多工程师意识到要用保护器件，但由于选型不当或没按照ESD电路PCB设计原则，造成产品静电测试或EMC测试不通过，产品多次验证测试，浪费人力财力，造成产品延迟上市的事情总有发生，或过度设计，造成成本压力。
雷卯电子专业为客户提供电磁兼容EMC的设计服务，提供实验室做摸底测试，从客户高效，控本方便完成设计，希望为更多的客户能快速通过EMC的项目，提高产品可靠性尽力。
雷卯电子电磁兼容实验室，提供免费测试，提供外围静电保护参考电路。
USB的EMI和ESD设计
USB接口的EMI和ESD设计方案时下流行的USB2.0接口具有高达480Mbps的传输速率，并与传输速率为12Mbps的全速USB1.1和传输速率为1.5Mbps的低速USB1.0完全兼容。
这使得数字图像器、扫描仪、视频会议摄像机等消费类产品可以与计算机进行高速、高性能的数据传输。
另外值得一提的是，USB2.0的加强版USB OTG可以实现没有主机时设备与设备之间的数据传输。
例如。
数码相机可以直接与打印机连接并打印照片，PDA可以与其它品牌的PDA进行数据传输或文件交换。
USB接口的传输速率很高，因此如何提高USB信号的传输质量、减小电磁干扰(EMI)和静电放电(ESD)成为USB设计的关键。
本文以USB2.0为例，从电路设计和PCB设计两个方面对此进行分析。
当USB2.0接口采用高速差动信号传输方式时，由于接地层与电源层的信号摇摆，放射噪声会有所增加。
因此，为避免串扰并保证信号的完整性，消除将要混入高速信号中的共模噪声是电磁兼容设计的必要对策。
在图1所示的电路中，数据电源线和地线上分别串联一个阻抗为120欧姆、额定电流为2A的磁珠，而差分线对上则串联一个共模阻抗为90欧姆的共模扼流器。
共模抗流器由两根导线同方向绕在磁芯材料上，当共模电流通过时，共模抗流器会因磁通量叠加而产生高阻抗；当差模电流通过时，共模抗流器因磁通量互相抵消而产生较小阻抗。
由于USB接口具有可热插拔性，USB接口很容易因不可避免的人为因素而导致静电损坏器件，比如死机、烧板等。
因此使用USB接口的用户迫切要求加入防ESD的保护器件。
在下图电路中，数据电源线、地线上各有一个工作电压为5.5V、电容为100pF的TVS/压敏电阻连到屏蔽地上。
差分线对因数据传送速度高达480Mbps，则需要连接电容<4pF的器件，因为较大的电容可导致数据信号波形恶化，甚至出现位错误。
因此在差分线对上接入工作电压为18V、电容最大值为4pF的TVS/压敏电阻器。
USB外设的电源设计
USB外设的电源设计USB（Universal Serial Bus）外设的电源设计需要考虑以下几个方面：电源供应、电源管理、电源保护等，下面将对这些方面进行详细介绍。
一、电源供应B总线供电：USB外设可以通过连接到计算机的USB接口来获取电源供应。
根据USB规范，每个USB接口的标准供电电流为500mA，即最大功率为2.5W。
因此，设计USB外设时需要确保其功耗在规定范围内，以避免对主机和其他设备造成供电不足的影响。
2.外部电源供应：如果USB外设的功耗超过了USB接口的供电能力，或者想要更加稳定和可靠的电源供应，可以考虑采用外部电源供应方式。
这种方式可以通过USB接口上的5V和GND引脚，连接外部电源适配器或电池。
设计时需要注意外部电源的电压和电流要符合USB规范，并采取电源滤波、稳压等措施来确保电源的质量和稳定性。
二、电源管理1.电源模式管理：USB外设在不同的工作状态下对电源的需求是不同的，设计时可以采用电源模式管理来实现功耗的优化。
例如，在设备处于空闲状态时可以进入低功耗模式，以减少能耗。
2.电源控制：为了进一步节省能耗，设计时可以对外设中的不同部分进行功率管理。
通过在合适的时候关闭或者降低一些模块的工作电压或频率，可以有效地减少功耗。
三、电源保护1.过压保护：设计时需要加入过压保护电路，以防止输入电压过高对外设造成损害。
可以采用过压保护芯片或者稳压芯片来监测和控制输入电压的范围。
2.过流保护：USB接口的标准供电电流为500mA，为了防止外设的过载，设计时需要考虑加入过流保护电路。
可以采用不同方案，如熔断、过流保护芯片等来实现过流保护。
3.短路保护：设计时还需要考虑加入短路保护电路，以防止外设出现短路情况时对电源或其他设备造成损害。
可以通过检测输出电流来判断是否发生短路，并及时切断电源。
4.温度保护：为了防止外设因过热而损坏，设计时可以加入温度传感器和保护电路，一旦温度超过设定阈值，及时采取措施来降低温度或者停止工作。
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U S B2.0接口E M C设计方案一、接口概述
USB?通用串行总线（英文：Universal?Serial?Bus，简称USB）是连接外部装置的一个串口汇流排标准，在计算机上使用广泛，但也可以用在机顶盒和游戏机上，补充标准On-The-Go（?OTG）使其能够用于在便携装置之间直接交换资料。
USB接口的电磁兼容性能关系到设备稳定行与数据传输的准确性，赛盛技术应用电磁兼容设计平台（EDP）软件从接口原理图、结构设计，线缆设计三个方面来设计USB2.0接口的EMC设计方案
二、接口电路原理图的EMC设计
本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成
1. USB
2.0接口防静电设计
图1 USB 2.0接口防静电设计
接口电路设计概述：
本方案从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计；从设计层次解决EMC问题。
电路EMC设计说明：
（1）
电路滤波设计要点：
L1为共模滤波电感，用于滤除差分信号上的共模干扰；
L2为滤波磁珠，用于滤除为电源上的干扰；
C1、C2为电源滤波电容，滤除电源上的干扰。
L1共模电感阻抗选择范围为60Ω/100MHz ~120Ω/100MHz，典型值选取90Ω/100MHz；
L2磁珠阻抗范围为100Ω/100MHz ~1000Ω/100MHz，典型值选取600Ω/100MHz ；磁珠在选取时通流量应符合电路电流的要求，磁珠推荐使用电源用磁珠；
C1、C2两个电容在取值时要相差100倍，典型值为10uF、0.1uF；小电容用滤除电源上的高频干扰，大电容用于滤除电源线上的纹波干扰；
C3为接口地和数字地之间的跨接电容，典型取值为1000pF，耐压要求达到2KV以上，C3容值可根据测试情况进行调整；
（2）电路防护设计要点
D1、D2和D3组成USB接口防护电路，能快速泄放静电干扰，防止在热拔插过程中产生的大量干扰能量对电路进行冲击，导致内部电路工作异常。
D1、D2、D3选用TVS，TVS反向关断电压为5V；TVS管的结电容对信号传输频率有一定的影响，USB2.0的TVS结电容要求小于5pF。
接口电路设计备注：
如果设备为金属外壳，同时单板可以独立的划分出接口地，那么金属外壳与接口地直接电气连接，且单板地与接口地通过1000pF电容相连；
如果设备为非金属外壳，那么接口地PGND与单板地GND直接电气连接。
三、连接器设计
本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成
USB AF连接器USB信号排序设计
图1 USB连接器结构设计
连接器USB与机体的搭接方式：
（1）面板开孔时采用精密的铣削加工技术，使孔眼的形状更适合连接器的放置，避免孔眼切削不精确的地方出现缝隙，进而降低电磁干扰辐射；经过测试证明，精确的铣削开孔加工可以提高12~18%的电磁兼容性；
（2）机体与USB金属连接器之间的接合处要增加金属弹片，使两者接合时能够保持良好的导电性能。
具体搭接方式如上图所示：
四、线缆设计
本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成
USB-2.0接口信号线缆
线缆设计要求：USB2.0 AF连接器普通型
图1 USB金属连接器的搭接
屏蔽层与金属连接器的搭接：
（1）屏蔽电缆的屏蔽层要求与金属连接器进行360°的搭接；搭接方式如上图：
（2）屏蔽电缆屏蔽层要避免出现单独的“尾巴”现象。
五、结束语
电磁兼容设计平台（EDP），依据最专业的EMC专家方案知识库，快速输出符合产品设计要求的指导性的EMC解决方案。
即是工程师身边的产品设计、学习助手，又是企业的EMC技术方案库，是产品电磁兼容性能的保证。
图2 USB-2.0信号电缆
电缆设计：
（1）USB-2.0信号电缆采用网状编织屏蔽层的屏蔽方式，且网状编织层编织密度要求不小于90%；差分线组采用铝箔屏蔽；
（2）内部组线时，差分电缆采用双绞传输，双绞绞距一般为最小绞距的2倍，（最小绞距= D为电缆的外径）；组线方式如上图所示：
（3）电缆两端需要增加磁环处理，磁环内径与电缆的外径要紧密结合，尽量选择厚长型的磁环。
走线设计：
（1）USB-2.0信号电缆走线时要求远离其他强干扰源，如电源模块；
（2）电缆走线最好单独走线或与其他模拟以及功率线缆保持10cm以上距离，切不可与其他线缆一起混合捆扎。