【应用】USB Type-C接口EMC设计及过压防护方案

时间： 2021-08-10 来源：顺络电子

技术问答

依托巨大的市场发展，智能手机在原有的通讯功能基础上，正体现出其强大的功能扩展性。同时其高功耗也对智能手机的续航能力提出越来越高的要求。2014年，Type-C伴随着最新的USB3.1标准横空出世，这类全新的接口形式，凭借其便捷的正反面拔插，大功率的供电，快速的传输速率等功能得到广泛认可。但是高达10Gbps的传输速度必然导致端口的EMI辐射超标严重，而功率大、速度快特征对端口防护器件提出了更高要求。

技术背景

Type-A接口就是我们平常用的最多的标准USB接口，Type-A接口的英文名称就是“Standard Type-A USB”，这说明它是标准的USB接口，而其它形状的USB接口都是它的衍生物。Type-B接口，出镜率远没有标准Type-A接口高，诸如打印机、显示器USB HUB等诸多外部USB设备采用了Type-B接口。Type-C接口是最新的USB接口外形标准。既可以应用在PC（主设备）又可以应用在外部设备（从设备）的接口类型。

图1. Type-C引脚定义

Type-C引脚示意如图1，数据传输主要有T_X/R_X两组差分信号。CC为配置通道，是两个关键引脚，这是USB Type-C里新增的关键通道，它的作用有检测USB连接、检测正反插、USB设备间数据与V_BUS的连接建立与管理等。

图2. USB Power Delivery Specification

如图2，在USB Power Delivery Specification 中，提到采用一种阶段提高电压与电流的运作方式：主控与hub、设备间通信期间，通过CC的pin，从Profile1(5V@2A)-Profile5(20V@5A)阶段性的提高。

Type-C需要注意的问题点：

1、高达10Gbps的传输速度必然导致端口的EMI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；

顺络电子的EMC设计及过压防护

顺络电子作为国际领先的磁性器件龙头企业，结合自身多年EMC器件/防护器件的开发和持续的解决方案服务经验，针对USB Type-C提出了相应的解决对策，如图3。

图3. USB Type-C的EMC设计

在电压供给端口和地接口部分，使用磁珠来滤除电源中可能含有的高频谐波成分，抑制 EMI。

USB3.1 STANDARD A 最大供应电流达到 900mA ,推荐：UPZ1608E181-2R2TF。

Type-C@1.5A 推荐：UPZ1608E101-3R0TF

Type-C@3A 推荐：UPZ1608U700-4R0TF

Type-C 的 PD 电源 PRORLE1~4 : UPZ1608E300-5R0TF

Type-C 的 PD 电源 PROFILE5 : UPZ1608U280-6R0TF

共模扼流器可以有效抑制共模噪音，保留差模信号，因此在差分信号线上推荐使用共模扼流器。

在差模传输线上，D+/D-保留USB2.0的速度，推荐：D+/D- : SDCW2012-2-900TF

而super speed plus传输线上，传输频率达到5Gbps ,推荐：SSTx+-/ SSRx+-: SDCW2012U-2-900TF

图4. USB Type-C过压防护方案

USB Type-C接口支持热拔插，在此操作过程中可能产生高达8kV的ESD,造成对数据传输的瞬态干扰和对硬件的损坏。针对ESD问题，顺络电子提出相应的防护方案，如图4.

USB3.1其中的超高速传输线的扩展时钟频率达到5GHz，规范规定总的电容:1.25pf (max) @5Gbps, 1.1pf(max)@10Gpbs Parasitic Capacitance to Ground ,所以防护器件电容一般需要0.2pF以下电容量。推荐物料：

Vbus : SDV1005A090C800NPTF

D+-/SSTX+-/SSRx+- : GESD1005H090CR10GPTF

在以上器件放置时，压敏电阻用于ESD防护，所以应该放置在最靠近接口部位，以便在 ESD的源头进行防护，后面才安放共模扼流器和磁珠。

未来的展望

今年上半年，各大手机厂商陆续发布旗舰手机，在华为，小米，魅族，乐视，中兴等发布的手机上都已经配置了 Type-C接口，未来市场份额还将进一步扩大。深圳顺络电子股份有限公司的EMC设计有效滤除噪音，同时要兼顾信号的完整性和特性阻抗。其过压防护方案在保证数据传输及时性同时达到ESD防护的目的。适用于各大手机厂商USB Type-C方案。

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全部评论（1）

好运常伴吾 Lv8. 研究员 2021-08-31

学习

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型号- 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

选型指南 - 顺络 - 2024/1/4 PDF 英文下载

顺络EMC元件-磁珠选型表

顺络电感推EMC元件，提供阻抗，直流电阻，额定电流，尺寸等参数选型器，其中磁珠和共膜扼流器，分叠层和绕线形式，广泛应用在低速信号、高速信号以及电源线用。其主要提供以下参数，阻抗@100MHz(Ω)：0~5760Ω；阻抗@1GHz(Ω)：15~4600Ω；直流电阻：0.00075~8.81Ω；额定电流：0.13~10000mA；尺寸：0.6mm×0.3mm~4.5mm×1.6mm；T（尺寸）：0.3~2mm。

产品型号	品类	阻抗@100MHz(Ω)	直流电阻(Ω)	额定电流(mA)	L×W（mm×mm）	T（mm）
AEPZ4030U560-10R0T	磁珠	56±25%Ω	0.004Ω	10000mA	4.0×3.0mm	1.6mm

选型表 - 顺络立即选型

S-parameter S22 UPZ1608E101-3R0TF

型号- UPZ1608E101-3R0TF

设计模型 - 顺络 - 2024/08/31 PNG 英文下载

UPZ Series Multilayer Chip Ferrite Bead

型号- UPZ1005,UPZ1608G300-1R8TF,UPZ2012U221-3R0TF,UPZ1608,UPZ2012U220-6R0TF,UPZ1608U601-1R3TF,UPZ0603U121-R90TF,UPZ1608U700-4R0TF,UPZ1608U280-6R0TF,UPZ2012U600-4R0TF,UPZ,UPZ1005D100-2R0TF,UPZ1005D221-R90TF,UPZ1608E601-1R0TF,UPZ2012E300-6R0TF,UPZ SERIES,UPZ0603,UPZ2012E121-4R0TF,UPZ1005D121-1R3TF,UPZ1608U471-1R5TF,UPZ1608U221-2R2TF,UPZ1608G101-1R0TF,UPZ1608E221-2R2TF,UPZ1608U331-1R5TF,UPZ0603U800-1R0TF,UPZ1608W260-6R0TF,UPZ2012U300-6R0TF,UPZ0603U330-1R5TF,UPZ0603U470-1R0TF,UPZ1005D300-1R7TF,UPZ1608U220-6R0TF,UPZ2012E331-2R5TF,UPZ0603U220-1R8TF,UPZ2012E221-3R0TF,UPZ2012E102-1R5TF,UPZ2012E601-2R0TF,UPZ1608E300-5R0TF,UPZ1005D300-2R2TF,UPZ1005D600-1R5TF,UPZ1608G600-1R2TF,UPZ1608E600-3R5TF,UPZ2012D800-4R0TF,UPZ1608U391-1R5TF,UPZ1608E101-3R0TF,UPZ1608E331-1R7TF,UPZ1005D800-1R5TF,UPZ1608E181-2R2TF,UPZ2012,UPZ2012D220-6R0TF

数据手册 - 顺络 - 2021/05/15 PDF 英文下载

EMC Components

型号- SDCMA21-4-900-M1T,MI1206,UPZ1005,TCM1210U,PZ1608U121-3R0TF,GZ2012U,BLM21AG,HZ1608K,EPZ,BLM18AG,ACM2012D,ACM2012-900-2P,ACM2012H,BK1608HM,HZ1608U,HII0805,SDCW2012U-2-900TF,BLM03BB,SDCMA21-0R480G –M1T,PZ0603,UPZ,HPZ1608D221-1R5TF,MMZ1608A,SZ0603G,BK1005HS,BLM18SG,DLW21SN-SQ,MMZ1608D,FBMH1608HM,MI0805,FBMH1608HL,BK1005HM,BK0603LL,MMZ0603D,DLP2ADA900HL4L,BLM18BD,BLM18BB,MPZ1005,GZ SERIES,BLM18BA,MMZ0603Y,1206USB,TCE1210-900-4P,BLM15AX,BKP1608,PZ3216,HPZ1608E,SDCMA21-4-900M1T,FBMJ4516,HPZ1608D,MPZ1608,BK2125HS,BK2125HM,HPZ1608G,0805USB,SZ2012G,HPZ1608U,SDCW2012-2-900TF,BLM15AG,HPZ,GZ2012D601,SZ2012K,SZ2012G601,MMZ1005A-E,SZ1005F,BLM21PG,MFL2012SP101M1CTF,SZ1005G,SZ1005K,PZ2012,GZ1005U,SDCW2012H,GZ1608D121CTF,HZ-G,BK1608HS,TCE1210-900-2P,HZ-K,NT2012,GZ2012E,BLM15BD,BLM18HG,GZ2012D,HZ-U,BLM15BB,PZ1608,BLM18HE,GZ1005E,BLM15BA,BLM18HD,SZ-C,GZ1005D,CM-2M2012-700JT,BLM18PG,MMZ1608A-E,UPZ2012,SDCW-H,HZ1005U,RFCMF1220100M_T,BLM15PD,MMZ2012Y,HPZ-U,HZ1005K,DLW21SN-HQ,HZ1608K601,SZ1608G121TF,UPZ1608,HZ1005G,HP4339B,SDCW-U,HPZ-G,HI1206,BLM18EG,SDCW2012H-2-900TF,BLM41PG,SDCW3216,BK1608LL,BK1608LM,SDCW2012-U,MMZ1005S,BLM03PG,SDCW,MI0603,DLW31SN900SQ2,BLM31AG,GZ3216U,DLP11TB800UL2,MMZ1005Y,GZ1608D121TF,BK0603HM,MMZ2012D,HP4338B,MMZ1005D,BK1005LL,MPZ2012,BLM15HG,FBMJ1608,SDCW2012,MMZ2012R,BKP2125,BLM15HD,UPZ1608E221-2R2TF,BLM15HB,MMZ2012S,MMZ1005F,HZ1608K121TF,GZ-C,MMZ1608Y,GZ1608U,MMZ1608R,BK2125LM,ACM3225,ACM2012,MMZ1608S,BK2125LL,BLM15EG,PZ SERIES,TH2682,HP4291B,GZ1608D,BKP1005,GZ1608E,PZ1005,PZ4516,DLW21HN900SQ2,SDCM31-0R480G-D1,SZ1608G121CTF,BLM21BB,GZ0603D,BLM21BD,BKP0603,FBMJ2125,E4991A,MPZ0603,HZ SERIES,SZ1608K,SDCM21-0R480G-M2,SZ1608G,BLM21SG,SDCM21-0R480G-M1,SZ1608F,SZ SERIES,BLM31PG,8719ES,PZ2012D601,HPZ1005U,CL-2M2012-700JT

培训文档-商品应用及供应商介绍 - 顺络 - 2013.4 PDF 英文下载

S-parameter S22 UPZ1608E300-5R0TF

型号- UPZ1608E300-5R0TF

设计模型 - 顺络 - 2024/08/31 PNG 英文下载

【经验】HDMI接口电磁兼容性和过电压防护设计详解

伴随高清，超高清数字视频时代的到来，HDMI在各类AV设备上得到广泛的应用。HDMI接口支持热拔插，具有超高的传输速率，最新的HDMI1.4规范中TypeA传输速率可以达到10.2Gbps, 可以很好满足全高清视频传输需要。本文顺络将从EMC设计和ESD防护两方面对HDMI接口防护设计进行分析并提出相应的对策。

设计经验发布时间 : 2021-08-21

Wire Wound Chip Common Mode Choke Coil – SDCW Series

型号- SDCW,SDCW2012-2-300TF,SDCW3216-2-261TF,SDCW2012-2-102TF,SDCW3216-2-222TF,SDCW2012-2-601TF,SDCW3216-2-161TF,SDCW2012-2-221TF,SDCW2012-2-261TF,SDCW3216-2-900TF,SDCW2012-2-900TF,SDCW2012-2-181TF,SDCW2012-2-670TF,SDCW2012-2-201TF,SDCW3216-2-601TF,SDCW3216-2-102TF,SDCW3216,SDCW SERIES,SDCW2012-2-121TF,SDCW2012-2-361TF,SDCW2012,SDCW2012-2-751TF,SDCW2012-2-371TF,SDCW2012-2-901TF

数据手册 - 顺络 - 2018/04/15 PDF 英文下载

产品型号	品类	Common Mode Impedance @100MHz(Ω)	Max. DC Resistance(Ω)	Max. Rated Current(mA)	Rated Voltage(V)	Min. Insulation Resistance(MΩ)
SDCW2012-2-300TF	共模扼流器	30±25%Ω	0.2Ω	450mA	50V	10MΩ