Wie sich USB-Schnittstellen wirkungsvoll schützen lassen

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Einkanal-Schutzbausteine wie die ESD-Suppressor-Serie WE-VE müssen immer von der Signalleitung gegen Masse geschaltet werden. Zum Schutz der Spannungsversorgung muss kein niederkapazitiver ESD-Suppressor verwendet werden, hier reicht ein normaler SMD-Varistor völlig aus. Dieser kann höhere Energien und höhere Spitzenströme absorbieren und ist damit erste Wahl beim Design (Bild 2).

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Empfohlenes Layout für USB-Schnittstellen

Wie auf Bild 3 zu sehen, werden die zwei Differenzsignalleitungen (D+ und D-) vom Steckverbinder zur TVS-Diode geführt und weiter über die stromkompensierte Datenleitungsdrossel zum USB-Controller. Als Ergebnis erhält man einen hervorragenden ESD-Schutz sowie eine gute Entstörung des Datenleitungspaares. VBUS wird über die TVS-Diode zum SMD-Ferrit geführt. Nach dem SMD-Ferrit kann ein zusätzlicher Kondensator sowie ein weiterer SMD-Ferrit eingesetzt werden, um die höchstmögliche Dämpfungswirkung eines PI-Filters zu erzielen.

Für sehr empfindliche ICs und/oder hochzuverlässige Entwicklungen kann ein optimierter ESD-Schutz erreicht werden, indem die Pins der TVS-Diode (Art.-Nr. 824 015) doppelt kontaktiert werden (Bild 4).

Entwickler, die Einkanal-Schutzelemente bevorzugen, können die ESD-Suppressor-Serie WE-VE verwenden. Diese müssen immer von D+/D- nach GND geschalten werden. Die anderen Bauteile werden wie hier gezeigt verschalten (Bild 5).

Warum ein EMV-gemäßes Design so wichtig ist

Im Bereich des EMV-gemäßen Designs sollten Risiken vermieden werden. Gerade bei der Datenübertragung via USB muss ausgeschlossen werden können, dass Störungen die Integrität des Datenverkehrs gefährden. EMV ist nicht „nice to have“ oder Befriedigung von Regularien und Normen, sondern ein Qualitätsmerkmal. Damit EMV-Probleme zuverlässig bereits im Design ausgeschlossen werden können, gibt es auf die besonderen Bedingungen der schnellen Datenleitungen abgestimmte Komponenten, die den Entwicklungsaufwand verringern und vor allem Nachbesserungen angesichts kritischer EMV-Testergebnisse vermeiden.

Passive Bauelemente

Tausch von Ladespulen für die drahtlose Energieübertragung

* Jochen Baier ist Leiter Technisches Marketing bei Würth Elektronik eiSos.

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