强大的TYPE-C方案,简洁有效的EMC对策
深圳韬略科技
一、USB TYPE-C简介
随着苹果公司4月份New MacBook的发布,支持正反插的USB TYPE-C瞬间名满全世界;随后联想、小米等知名企业纷纷推出USB TYPE-C方案的新产品,USB TYPE-C方案正式走向了新产品应用的热潮;
USB TYPE-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。
二、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USB Type-C和USB Power Delivery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。
三、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;
四、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。
typec转dp(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。
五、PCB layout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。

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