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USB端口的防护与元件选择
电子保护器件 | 2017-12-18 14:06:24    阅读:411   发布文章

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。

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。

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。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。

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二极管加以保护。所有4条信号线以及公共电源都得到了很好的静电放电保护。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 贴片磁珠可以实现卓越的抑制性能。

保护元件的选择

静电放电(ESD)保护的定义为:依照EN 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:为了保护诸如USB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。TVS二极管的电容值不到1pF,电容值最高0.2pF的陶瓷ESD抑制器是保护USB端口的理想选择。

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。

关于硕凯

SOCAY创立于2004年,总部位于深圳经济特区,是一家集研发、生产、销售于一体的高新技术企业。公司配备自有产线,每年投入大量的研发及生产工艺经费,生产出高质量高规格的产品经UL、RoHS、REACH等认证通过。主营各种电路保护元件包括陶瓷气体放电管(GDT)、瞬态抑制二极管(TVS)、静电保护元件(ESD)、半导体固体放电管(TSS)、压敏电阻(MOV)、贴片压敏电阻(MLV)、自恢复保险丝(PPTC)、玻璃气体放电管(SPG)等。同时拥有设备齐全的EMC实验室,为客户提供量身定制的电路保护方案和电路过流过压浪涌防护测试及整改。了解更多电路保护方案、过压过流保护元件,请直接进入硕凯电子网址咨询在线客服http://www.socay.com/。拨打公司热线电话:0755-88367518或13602593642.


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