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Das USB-Interface aus EMV-Sicht

2. Februar 2017, 10:46 Uhr | Nicole Wörner

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Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Die Würth-Elektronik-Lösung

Im USB 2.0 Application Board (www.we-online.de/usb2eple) wurden alle bisher diskutierten Punkte berücksichtigt. Die Datenleitungen sind symmetrisch geroutet, alle Masseanschlüsse haben die kürzeste Verbindung zum Chassis, außerdem hat die Leiterplatte eine Masselage. Um zusätzlich Kopplungen zwischen den Leiterbahnen und zwischen den Bauelementen zu reduzieren, wurde auch bauteileseitig der Leerraum mit Masse gefüllt.

Bild 9 zeigt ein typisches EMV-Spektrum eines PCs auf einer USB-2.0-Leitung. Die gelbe Kurve zeigt das Störspektrum auf D+ vor dem Filter, die blaue Kurve dahinter. Die Störungen nehmen zum Teil bis zu 35 dB ab. Der Betrag der Dämpfung hängt stark von der Impedanz der Störquelle ab, die Impedanz der Störquelle von der Art der Kopplung, also kapazitiv, induktiv oder gestrahlt. Je höher impedant die Störquelle ist, desto effektiver wird gefiltert. Auf der Stromversorgung reduziert sich das Störspektrum vor und nach dem Stromversorgungsfilter ebenfalls sehr deutlich, in unserem Fall um ca. 20 dB.

Die USB-2.0-EPLE-Buchse mit integriertem Filter

Filterdesign hat seine Tücken, das zeigen zahlreiche Praxisbeispiele. Alle diese Tücken sind beherrschbar, aber Randbedingungen wie Platzbedarf, Mechanikkonzept und viele andere lassen ein gutes Filterdesign oft nicht zu. Deshalb bietet Würth Elektronik eine USB-Buchse mit integriertem USB-Filter an. In dieser Buchse sind die Filtereigenschaften wie oben beschrieben enthalten. Das Filter ist hervorragend geschirmt und hat einen optimalen Massebezug.

Zusätzlich wird durch die extrem kleine Bauform ein Koppeln zwischen den Bauelementen und Leiterbahnen in dem Nutzfrequenzbereich bis 1 GHz stark reduziert. Durch einfachen 1:1-Austausch schon vorhandener ungefilterter USB-Buchsen ist die Anwendung äußerst bequem und zeigt unmittelbar die Wirksamkeit.