USB接口的EMI/ESD保护？

电器工程 电路板 USB 电磁兼容 静电放电
2022-01-30 09:44:42

我是一名学生，正在制作一个类似于Pro Micro的简单 Arduino 兼容板，并将在板上放置一个 USB 连接器。

上面链接中的原理图没有显示任何类型的 EMI/ESD 保护电路，我之前制作的电路板也从未使用过，但这次我做了一些研究，发现这是推荐的。

我正在阅读一份 Atmel 应用说明，提供有关 USB 接口的建议，其中包含以下内容：

在此处输入图像描述

这里有一些 类似的 问题，但我仍然不确定一些事情：

  • 应该使用 TVS 还是齐纳二极管？Atmel 应用程序中的二极管对我来说看起来像齐纳二极管，但从我所读到的似乎 TVS 二极管更合适？
  • 二极管的击穿电压应该接近 5V 多少？
  • 二极管和电容器的额定电压需要多高？
  • 图中显示的SHIELD引脚是 SMD USB 连接器（即外壳）的“腿”吗？

谢谢你的建议。

1个回答

您需要一个电容足够低的 USB 应用专用 TVS 阵列，以免 D+ 和 D- 信号失真。恩智浦也有一个很好的关于这个主题的应用笔记——你引用的笔记也提到了它（见第 5 页）。

本质上，普通 TVS 阵列有足够的电容来扭曲 D+ 和 D- 信号的边缘，从而导致 USBIF 强制 眼图测试出现问题。这种信号完整性的损失可能会干扰通信，并且肯定会导致 USB 认证失败。

来自 Analog Devices 网站的眼图

许多供应商销售用于 ESD 保护的 USB 专用 TVS 阵列。它们将被适当地评级 - 即您无需担心额定电压等 - 只需获得一个用于 USB 的产品，您应该没问题。

至于 SHIELD 连接，您是正确的 - 它是连接器的金属外壳和连接它的 USB 电缆的编织屏蔽层，这很可能是指 PC 端某处的保护性接地。出于 EMI 原因，它不应直接连接到 GND 信号连接，而应通过一些阻抗连接。我已经看到了并联电阻器/电容器（如您所示）和它们之间的铁氧体磁珠连接。

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