UB接口EM设计方案完整版
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。
USB设计指南
USB设计USB通用串行总线(Universal Serial Bus)，目前我们所说的USB一般都是指USB2.0， USB2．0接口是目前许多高速数据传输设备的首选接口，从1．1过渡到2．O，作为其重要指标的设备传输速度，从1．5 Mbps；的低速和12 Mbps的全速，提高到如今的480 Mbps的高速。
USB的特点不用多说大家也知道就是：速度快、功耗低、支持即插即用、使用安装方便。
正是因为其以上优点现在很多视频设备也都采用USB 传输。
USB2．0设备高速数据传输PCB板设计。
对于高速数据传输PCB板设计最主要的就是差分信号线设计，设计好坏关乎整个设备能否正常运行。
1 USB2．0接口差分信号线设计USB2．0协议定义由两根差分信号线(D 、D-)传输高速数字信号，最高的传输速率为480 Mbps。
差分信号线上的差分电压为400 mV，理想的差分阻抗(Zdiff)为90(1±O．1)Ω。
在设计PCB板时，控制差分信号线的差分阻抗对高速数字信号的完整性是非常重要的，因为差分阻抗影响差分信号的眼图、信号带宽、信号抖动和信号线上的干扰电压。
由于不同软件测量存在一定偏差，所以一般我们都是要求控制在80Ω至100Ω间。
差分线由两根平行绘制在PCB板表层(顶层或底层)发生边缘耦合效应的微带线(Microstrip)组成的，其阻抗由两根微带线的阻抗及其和决定，而微带线的阻抗(Zo)由微带线线宽(W)、微带线走线的铜皮厚度(T)、微带线到最近参考平面的距离(H)以及PCB板材料的介电常数(Er)决定，其计算公式为：Zo={87/sqrt(Er 1．41)]}ln[5．98H/(0．8W T)]。
影响差分线阻抗的主要参数为微带线阻抗和两根微带线的线间距(S)。
当两根微带线的线间距增加时，差分线的耦合效应减弱，差分阻抗增大；线间距减少时，差分线的耦合效应增强，差分阻抗减小。
差分线阻抗的计算公式为：Zdiff=2Zo（1-0.48exp(-0.96S/H))。
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。
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。
emc设计方案
emc设计方案EMC（Electromagnetic Compatibility），即电磁兼容性，是指电子设备在同一环境中能够正常工作，而不会对周围其他设备产生干扰或被其他设备干扰的能力。
EMC设计方案是为了确保电子产品在电磁环境中的性能和稳定性而进行的设计。
首先，EMC设计方案需要充分了解产品的工作环境以及与其它设备的电磁相互作用。
通过对电磁场的测试和分析，可以确定产品所处的电磁环境特点，找出可能存在的问题和风险。
基于这些信息，可以制定合理的EMC设计方案。
其次，EMC设计方案需要采取适当的电磁屏蔽措施。
在设计产品时，应考虑到电子元件的布局、线路的走向以及适当的接地和屏蔽措施。
例如，可以通过合理设计线路布局，减小电磁辐射的可能性；采用屏蔽材料和屏蔽技术，减少电磁泄露和外部电磁干扰；增加滤波器和抑制器，阻止干扰信号的入侵。
同时，EMC设计方案还需要进行严格的电磁兼容性测试。
通过对产品进行各种电磁兼容性测试，可以评估产品的电磁兼容性，发现潜在的问题和故障，并及时采取改进措施。
常见的测试项目包括辐射测试、传导测试、抗扰度测试等。
只有通过了这些测试，产品才能够获得相应的认证和合格证书。
最后，EMC设计方案还需要考虑到产品的可维护性和可升级性。
在设计产品时，应考虑到后期维护和升级时可能对EMC 性能带来的影响。
例如，在设计产品外壳时，应预留适当的空间和接口，方便后期更换或升级EMC相关部件，提高产品的可维护性和可升级性。
综上所述，EMC设计方案是确保产品在电磁环境中正常工作的关键。
通过充分了解产品工作环境、采取电磁屏蔽措施、进行严格的测试以及考虑产品的可维护性和可升级性，可以有效保证产品的电磁兼容性，提高产品的稳定性和可靠性，减少产品在电磁环境中产生的干扰和受到的干扰。
这样不仅有助于提升产品竞争力，还有助于维护整个电子设备的正常运行和电磁环境的安全。
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接口技术及电路设计分析
USB接口技术及电路设计分析USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）接口技术是一种用于连接计算机与外部设备的通信接口标准。
USB接口技术已经成为现代计算机及相关设备的主要接口之一，广泛应用于各种设备，包括鼠标、键盘、打印机、摄像头、存储设备等。
本文将对USB接口技术及其电路设计进行分析，主要包括接口规范、传输速度、电路设计等内容。
一、USB接口规范USB接口技术的发展离不开其规范的标准化。
USB接口规范由USB Implementers Forum（USB实施者论坛）制定，目前最新的USB规范版本为USB 3.2、USB规范定义了USB接口的物理连接、信号传输方式、电气特性等方面的要求，确保了不同厂商的设备能够互相兼容。
二、传输速度USB接口技术支持多种传输速率，包括低速（1.5 Mbps）、全速（12 Mbps）、高速（480 Mbps）和超高速（5 Gbps及更高）。
不同的设备根据其传输需求可以选择不同的速率。
此外，USB 3.0引入了新的SuperSpeed+规范，提供了超高速传输速率，可达到10 Gbps的传输速度。
三、电路设计1.PHY芯片：USB接口电路设计的核心是PHY芯片（物理层接口芯片），其功能是负责将上层协议层的数据转换为物理层信号，并与外部设备进行通信。
PHY芯片一般包括时钟管理、数据缓冲、电压转换、信号解调等功能模块。
B控制器：USB接口电路设计中的另一个重要组成部分是USB控制器。
USB控制器主要负责管理和控制USB接口的插拔检测、数据传输、电源管理等功能。
USB控制器可以是在主处理器上实现的软件控制器，也可以是独立的硬件控制器。
3.电源管理：USB接口电路设计中的一个重要考虑因素是电源管理。
USB接口可以通过提供电源来为外部设备供电，也可以通过从外部设备接收电源来为设备充电。
为了保证电源的稳定性和可靠性，电路设计中通常需要考虑电源隔离、电源过载保护、稳压电路等。
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。
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U B接口E M设计方案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
接口E M C设计方案
一、接口概述
USB通用串行总线（英文：UniversalSerialBus，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 接口防静电设计
图1 USB 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、；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，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
接口信号线缆
线缆设计要求： 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 信号电缆
电缆设计：
（1）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）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。