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TYPE-C接口EMC设计方案

USB Type-C,又称USB-C,是一种通用序列汇流排的硬体介面形式,外观上最大特点在于其上下端完全一致,与Micro-USB相比不再区分USB正反面。USB Type-C规范1.0由USB开发者论坛发布,并于2014年8月完成。与USB 3.1规格大致相同。

随着苹果公司NewMacBook的发布,支持正反插的USBTYPE-C瞬间名满全世界;随后联想、小米等知名企业纷纷推出USBTYPE-C方案的新产品,USBTYPE-C方案正式走向了新产品应用的热潮;

USBTYPE-C的亮点在于更加纤薄的设计、更快的传输速度(最高10Gbps)以及更强悍的电力传输(最高100W),但是高达10GBPS的传输速度必然导致端口的辐射超标严重;而功率大、速度快特征对端口防护器件有了更高要求;如何有效、简洁的做出性价比高的方案便成了硬件工程师的难题。本文从辐射发射和抗扰度两个方面为大家提供性价比高的

EMC解决方案,希望对大家有所帮助。

TYPE-C脚位定义  

脚位说明:

数据传输主要有TX/RX两组差分信号,CC1和CC2是两个关键引脚,作用很多:探测连接,区分正反面,区分DFP和UFP,也就是主从配置Vbus,有USBType-C和USBPowerDelivery两种模式。配置Vconn,当线缆里有芯片的时候,一个cc传输信号,一个cc

变成供电Vconn。配置其他模式,如接音频配件时,Dp,Pcie时电源和地都有4个。

TYPE-C的EMC问题点  

1、高达10GBPS的传输速度必然导致端口的辐射超标严重;

2、TYPE-C电压范围广、功率大、速度快特征对端口防护器件有了更高要求;

处理措施  

(一)、TYPE-C的EMI问题;问题点:高速数据交换时产生的共模辐射,例如240MHZ、480MHZ、720MHZ等;

措施:在差分线上增加43R共模滤波器;

数据对比:

说明:增加共模滤波器后,480MHZ下降明显;

(二)、TYPE-C的ESD问题;

问题点:对TYPE-C端口进行静电放电时,会导致系统死机或数据交换中断;措施:在差分线上增加0.4PF的TVS排;

说明:在信号线上增加TVS,能有效抑制静电对系统的影响。(三)、TYPE-C的EMC问题处理;

处理:在差分线上增加带静电防护的共模滤波器

说明:带静电防护的共模滤波器能最大限度的节省PCB的有限空间,便于优化走线,提升

EMC性能。

PCBlayout注意事项  

(一)差分对走线要求

1、差分线上不应加磁珠或者电容等滤波措施,否则会严重影响差分线的阻抗。

2、差分信号线要求至少紧邻一个地平面,两侧都紧邻地平面最好。

3、保持USB2.O差分线下端地层完整性,如果分割差分线下端的地层,会造成差分线阻抗的不连续性,并会增加外部噪声对差分线的影响。

4、在差分线的布线过程中,应避免在差分线上放置过孔(via),过孔会造成差分线阻抗失调。如果必须要通过放置过孔才能完成差分线的布线,那么应尽量使用小尺

寸的过孔,并保持差分线在一个信号层上。

5、保证差分线的线间距在走线过程中的一致性,差分线要尽量等长,如果两根线长度相差较大时,可以绘制蛇行线增加短线长度。

6、在绘制差分线的过程中,使用45°弯角或圆弧弯角来代替90°弯角,并尽量在差分线周围的150mil范围内不要走其他的信号线,特别是边沿比较陡峭的数字信号线更加要注意其走线不能影响差分线。

(二)在绘制电源线、信号地和保护地时,应注意以下几点:

1、插座的1、2、3、4脚应在信号地的包围范围内,而不是在保护地的包围范围内。

2、差分信号线和其他信号线在走线的时候不应与保护地层出现交叠。

3、电源层和信号地层在覆铜的时候要注意不应与保护地层出现交叠。

4、电源层要比信号地层内缩20H,H为电源层与信号地层之间的距离。

5、如果差分线所在层的信号地需要大面积覆铜,注意信号地与差分线之间要保证35mil以上的间距,以免覆铜后降低差分线的阻抗。

6、在其他信号层可以放置一些具有信号地属性的过孔,增加信号地的连接性,缩短信号电流回流路径。

7、在电源线和PCB板的电源线上,可以加磁珠增加电源的抗干扰能力。