USB2.0接口EMC设计方案参考

通用串行总线（英语：UniversalSerialBus，缩写：USB）是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品，并扩展至摄影器材、数字电视（机顶盒）、游戏机等其它相关领域。

多媒体电脑刚问世时，外接式设备的传输接口各不相同，如打印机只能接LPT、调制解调器只能接RS232、鼠标键盘只能接PS/2等。繁杂的接口系统，加上必须安装驱动程序并重启才能使用的限制，都会造成用户的困扰。因此，创造出一个统一且支持易插拔的外接式传输接口，便成为无可避免的趋势，USB应运而生。

最新一代的USB是USB4，传输速度为40Gbit/s。USBType-A、Type-B接头分正反，新型USBType-C接头不分正反。

接口电路原理图的EMC设计

USB2.0接口防静电ESD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；

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。

连接器设计  

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：

线缆设计  

USB-2.0接口信号线缆

线缆设计要求： USB2.0 AF连接器 普通型

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。

（2）屏蔽电缆屏蔽层要避免出现单独的“尾巴”现象。