USB應用中的電磁兼容保護設計

USB端口對PC外設的發(fā)展起到了革命性的推動作用，并且正變得越來越流行，比如在采集測量數據或在機器上安裝軟件更新等應用中就非常常見。作為用于數據傳輸的一種總線系統(tǒng)，只要有移動設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實，但USB應用開發(fā)人員仍然必須重視這些接口的保護。

在Intel公司的“高速USB平臺設計指南”中，甚至提高了考慮USB端口易感性因素的重要性。Intel建議用電流補償型扼流圈抑制EMI，再用其它元件防止靜電放電(ESD)。電子設備經常會遭受靜電放電。靜電放電脈沖電壓可能高達30kV，因此對所有類型的集成電路來說都是非常危險的。目前有些IC對靜電放電來說是“安全的”，但這種安全性只是對一小部分潛在威脅來說是有保證的。日常操作表明：額外保護是必不可少的。只有采取外部保護措施才能開發(fā)出整塊電路板不受靜電放電影響以及高度可靠的產品來。專門的抑制措施同樣也是必需的。無線聯網的電子設備如今是遍地開花，它們的數量正在與日俱增。

使自己的產品不受輻射干擾的影響非常重要。只有考慮了預期的干擾形式，才能在設計中及時集成必要的抑制元件，進而縮短開發(fā)周期。我們知道，自身產品的輻射型干擾也必須處于某個電平之下。這可以通過EMC測試實驗室進行很精確的評估。如果產品沒有通過這種測試，那么立馬返工的成本將超過抑制元件成本的好幾倍。

實際的抗干擾能力

在提到干擾對USB的影響時，差分模式數據傳輸與簡單的同軸電纜相比具有很大的優(yōu)勢。在感性干擾效應(磁場)情況下，導線的絞合可以彌補干擾效應。鑒于每根雙絞線的部分電感的對稱性，干擾會彼此影響補償效果。這種抗干擾效果在實際應用中會大打折扣。

●USB控制器的輸入/輸出不是完全對稱的，因此USB信號顯示出共模干擾。

●Layout與HF/EMC不兼容，寄生電容和缺少波阻匹配會產生共模干擾。

●電路設計(USB濾波器)不充分，濾波器影響信號質量，和/或插損太低。

●接口設計(插座，外殼)不充分。不良的接地會減小電纜的屏蔽衰耗。濾波器具有不良的接地參考。

●USB電纜不對稱、屏蔽不良以及沒有足夠好的接地。這種電纜會劣化信號質量，輻射信號諧波，對外部干擾源起不到足夠的屏蔽衰減。

問題：其中一些點可能不受影響，這些點包括外購USB控制器的技術性實現，或最終用戶使用“便宜的”USB電纜。因此必須采取一些預防性措施，防止接口受到可能損壞USB控制器的外部干擾的影響，同時通過電纜限制信號的干擾輻射量。