電磁兼容保護(hù)電路設(shè)計(jì)詳解 —電路圖天天讀（173） - 全文

　　USB 端口對(duì)PC外設(shè)的發(fā)展起到了革命性的推動(dòng)作用，并且正變得越來越流行，比如在采集測(cè)量數(shù)據(jù)或在機(jī)器上安裝軟件更新等應(yīng)用中就非常常見。作為用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N總線系統(tǒng)，只要有移動(dòng)設(shè)備連著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非常結(jié)實(shí)，但USB應(yīng)用開發(fā)人員仍然必須重視這些接口的保護(hù)。

　　在Intel 公司的“高速USB平臺(tái)設(shè)計(jì)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(bǔ)償型扼流圈抑制 EMI，再用其它元件防止靜電放電（ESD）。電子設(shè)備經(jīng)常會(huì)遭受靜電放電。靜電放電脈沖電壓可能高達(dá)30kV，因此對(duì)所有類型的集成電路來說都是非常危險(xiǎn)的。目前有些IC對(duì)靜電放電來說是“安全的”，但這種安全性只是對(duì)一小部分潛在威脅來說是有保證的。日常操作表明：額外保護(hù)是必不可少的。只有采取外部保護(hù)措施才能開發(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。專門的抑制措施同樣也是必需的。無線聯(lián)網(wǎng)的電子設(shè)備如今是遍地開花，它們的數(shù)量正在與日俱增。

　　實(shí)際的抗干擾能力

　　在提到干擾對(duì)USB的影響時(shí)，差分模式數(shù)據(jù)傳輸與簡(jiǎn)單的同軸電纜相比具有很大的優(yōu)勢(shì)。在感性干擾效應(yīng)（磁場(chǎng)）情況下，導(dǎo)線的絞合可以彌補(bǔ)干擾效應(yīng)。鑒于每根雙絞線的部分電感的對(duì)稱性，干擾會(huì)彼此影響補(bǔ)償效果。這種抗干擾效果在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)大打折扣。USB控制器的輸入/輸出不是完全對(duì)稱的，因此USB信號(hào)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(shè)計(jì)（USB濾波器）不充分，濾波器影響信號(hào)質(zhì)量，和/或插損太低。接口設(shè)計(jì)（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(duì)稱、屏蔽不良以及沒有足夠好的接地。這種電纜會(huì)劣化信號(hào)質(zhì)量，輻射信號(hào)諧波，對(duì)外部干擾源起不到足夠的屏蔽衰減。

　　對(duì)于一個(gè)端到端的EMC兼容設(shè)計(jì)而言，對(duì)電源（VBUS）進(jìn)行濾波也很重要。許多開發(fā)人員忽視了這一點(diǎn)，卻不知道他們的產(chǎn)品為何通不過 EMC實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試。這里介紹了針對(duì)一個(gè)或兩個(gè)USB端口的兩種優(yōu)化設(shè)計(jì)。兩條USB線可以用TVS 二極管加以保護(hù)。所有4條信號(hào)線以及公共電源都得到了很好的靜電放電保護(hù)。進(jìn)一步的優(yōu)化可以通過用一個(gè)電流補(bǔ)償式數(shù)據(jù)線扼流圈和電容，搭建一個(gè)LC濾波器濾除輸入端的共模和差模干擾來實(shí)現(xiàn)。在電源端使用 WE-CBF系列貼片磁珠可以實(shí)現(xiàn)卓越的抑制性能（圖1）。