USB3.1 Type-C接口@@高速@@PCB布局布线设计指南@@

USB Type-C

USB Type-C,又称@@USB-C,是@@一种通用串行总线@@(USB)的@@硬件接口@@形式@@,外观上最大特点在@@于其上下端完全一致@@,与@@Micro-USB相比@@这意味着用户不必再区分@@USB正反面@@,两个@@方向都可以插入@@。

Type-C分类@@

谈到形式@@,刚才所说的@@@@mini-USB和@@micro-USB也算是@@这样@@,但这两个@@相对@@于标准@@USB来说的@@@@。而@@这个@@标准@@USB,其实它的@@名字叫@@USB Type-A。

USB Type-AUSB Type-A

这个@@图大致解释了不同形式的@@@@@@USB,可以看到@@,不同版@@本@@(2.0/3.0)对@@应的@@这些接口@@是@@有@@差别的@@@@,基本上@@USB 3.0时代都是@@为了兼容@@USB 2.0才做成了这样@@。

不同形式的@@@@USB

Type-A的@@USB 3.0和@@2.0形状一致@@,并且设备@@也可以相互兼容@@,而@@Type-B就不同了@@,2.0版@@Type-B的@@接线可以插到@@3.0版@@接口@@上@@,但是@@反过来就不行@@。

Type-C有@@功能和@@特性@@

USB 3.1分为@@Gen 1/Gen 2两种@@,USB 3.1 Gen1是@@USB 3.0的@@改名@@,也就是@@说完全没变化@@。市面上所有@@未提及@@Gen 1/Gen 2区分的@@@@,一般都代指@@USB 3.1 Gen2。

USB 3.1 Gen 2的@@带宽为@@10Gbps,比@@USB 3.0高了一倍@@。

影音传输@@(USB AV)带宽增大@@,匹及@@HDMI1.4。

电力输出可达到@@100W。

编码标准变化@@,从@@8b/10b升级为@@128b/132b,极大的@@降低了编码损耗率@@。

Type-C专属特性@@

  • 支持正反插@@。

虽然历代@@USB都有@@防插反设计@@,但这并不能防止@@“大力出奇迹@@”后的@@悲剧@@……于是@@乎这次从@@源头解决问题@@,正反插都能用@@,再也不会遇到插@@USB时要试一次后才能插进去的@@尴尬@@。

支持正反插@@

如图所示@@,typeC有@@24个@@引脚@@,每一边@@12个@@。没有@@连接时@@,两边的@@引脚定义是@@中心对@@称的@@@@,所以@@typeC正反插时都是@@一个@@情况@@。当然这个@@定义不是@@一直都这样的@@@@,连接后会根据识别情况发生变化@@。

  • 支持替代模式@@(Alternate Mode/Alt Mode)。

支持替代模式@@的@@前提@@,是@@机器已经搭载了支持@@USB PD协议的@@芯片@@,就是@@刚才提到的@@那个@@可以增大功率输出的@@玩意@@。

Type-C接口@@引脚定义@@

表@@ 1 和@@表@@@@ 2 分别汇总@@了在@@@@ USB Type-C 型插座和@@插头上所使用的@@信号列表@@@@。 

在@@ USB Type-C 型插座和@@插头上所使用的@@信号列表@@@@表@@2

Type-C 版@@本对@@比@@及载流@@

Type-C 版@@本对@@比@@及载流@@

PCB布局布线指南@@

Type-C接口@@有@@多种封装@@,最麻烦的@@@@(Jacob's Opinion)是@@带有@@@@EMI接地屏蔽的@@中置式贴片接口@@@@。通过对@@参考设计和@@@@EVM(评估模块@@)中总结的@@一些技巧@@,帮助@@PCB设计工程师更快更容易的@@设计出符合规范的@@工程@@。

1:从@@Type-C接口@@供应商处获取最新的@@封装并仔细检查@@。在@@理想情况下@@,与@@PCB电路板厂一起验证接口@@的@@@@使用面积和@@平面度@@,为整版@@布局提供必要的@@参考@@。

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2:对@@type-c接口@@进行扇孔处理@@。参照之前的@@设计文档可以得知可以使用通孔@@8/16 mil过孔@@(没有@@盲孔和@@埋孔@@)。就设计规则而@@言@@,我们将最小间距设置为@@3mil(最差情况@@)并将我们的@@过孔@@放置在@@@@(顶部@@/底部@@)。确保通孔没有@@碰到@@Type-C连接器上的@@焊盘@@,以避免@@“盘中孔@@”的@@出现@@。

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3:在@@顶层和@@底层可以看到@@@@SSTX / RX这些差分对@@@@。由于@@这些是@@最重要的@@信号@@,因此要把这些差分线做特别处理@@,比@@如安全间距要满足@@3W走线@@,蛇形等长@@,在@@等长时@@,为了匹配长度尽可能一样而@@采用蛇形等长@@@@。而@@且尽可能确保阻抗计算的@@正确性@@。

4:为了满足阻抗计算的@@结果@@,接下来要对@@@@SBU,USB2和@@CC1 / 2等信号做以下布线处理@@。

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5:由于@@Type-C接口@@最大的@@载流为@@5A,所以@@我们在@@进行@@PCB设计时@@。我们使用以下两种@@方法@@。第一种是@@在@@内层使用相当大的@@平面来承载高电流@@。0.5盎司@@铜需要大约@@@@125毫米的@@铜宽度才能安全地满足@@5A。第二种方法是@@使用顶部@@@@/底部@@层来承载大部分电流@@(放置走线@@@@/从@@数据路径倾泻而@@出@@)约@@65mil的@@0.5盎司@@铜和@@铺铜@@@@(0.5盎司@@)才能容易满足@@5A。一旦电源接近@@Type-C接口@@,就会在@@内层上两次转换@@,以使连接器下方的@@@@VBUS过孔@@并使用一组过孔@@将它们缝合到顶部@@@@/底部@@来进行铺铜@@处理@@。

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6:GND铺铜@@。通过一些新打的@@过孔@@@@,把整个@@板子上出现的@@空白区域都可以用添加回流@@GND过孔@@,并且把整个@@模块进行铺铜@@处理@@。

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以上@@6点内容同样可以应用于其他@@Type-C接口@@的@@@@PCB设计中@@,把握好设计技巧后可以减少在@@@@Type-C系统上进行布局的@@时间@@。除了这些规范外@@,我们考虑到@@EMC的@@问题@@,所以@@会在@@接口@@处添加相应的@@@@ESD器件来保护接口@@@@。

文章转载自@@:志博@@PCB