Directives de conception PCB pour USB Type-C

Introduction à l’USB Type-C

L’USB Type-C (USB-C) est une norme de connexion universelle utilisée pour la connectivité des appareils et la charge. En tant que dernière évolution de l’interface USB, l’USB-C offre plusieurs avantages, notamment : orientation réversible du connecteur, vitesses de transfert de données plus élevées et capacités de sortie d’alimentation. De plus, l’USB Type-C peut transmettre des signaux audio et vidéo et est compatible avec divers accessoires tels que moniteurs, périphériques de stockage externes et chargeurs.

Caractéristiques de l’USB Type-C

Orientation réversible : Contrairement aux interfaces USB traditionnelles, l’USB-C peut être inséré dans n’importe quelle orientation.

Transfert de données à haute vitesse : Prend en charge les vitesses USB 3.1 et Thunderbolt 3 pour un transfert rapide de fichiers et de vidéos.

Sortie d’alimentation : Capable de charger des appareils tels que ordinateurs portables, tablettes et autres appareils à forte consommation.

Polyvalence : Transmission de signaux audio/vidéo et compatibilité avec divers accessoires.

Icône de signal

Le connecteur USB Type-C possède 24 broches. Les images ci-dessous montrent les broches de la prise et du connecteur USB-C.

L'image provient de Microship

Exigences de conception PCB pour l’interface USB Type-C

Placement des composants USB Type-C :

● Les composants ESD et les inductances mode commun doivent être placés près de l’interface Type-C dans l’ordre suivant : ESD → inductance mode commun → condensateur, en maintenant une certaine distance par rapport à l’USB-C pour tenir compte du soudage.

● Les condensateurs de couplage pour les lignes TX doivent être proches de l’interface, tandis que ceux pour RX sont placés côté appareil.

● Les régulateurs de tension doivent également être placés le plus près possible du connecteur.

Conception du routage :

Pour éviter les interférences, éloignez les lignes différentielles USB haute vitesse et les lignes numériques des autres traces, minimisez les vias et les angles sur les lignes USB haute vitesse, maintenez le contrôle d’impédance et évitez les réflexions de signal.

Évitez les angles de 90° ; utilisez plutôt deux angles de 45° ou des arcs pour réduire les réflexions et les discontinuités d’impédance.

Ne placez pas de lignes de signal sous les oscillateurs, cristaux, synthétiseurs d’horloge, dispositifs magnétiques ou circuits multiplicateurs d’horloge. Évitez les courts « stubs » ; si nécessaire, ils ne doivent pas dépasser 200 mils.

Routez les lignes haute vitesse sur la même couche si possible. Assurez un chemin de retour complet sur un plan miroir non segmenté, de préférence sur la GND. Évitez les traversées de traces sur les lignes de segmentation pour réduire l’inductance et le rayonnement.

La broche CC1 et la broche CC2 cruciales ont plusieurs fonctions : détection de connexion/déconnexion du câble, orientation prise/connecteur, et diffusion de courant. Un routage en gras est nécessaire pour ces broches.

Le diagramme suivant montre comment les broches CC1 et CC2 indiquent l’orientation prise/connecteur : DFP (Downstream Facing Port) correspond à l’hôte ou source d’alimentation, et UFP (Upstream Facing Port) à l’appareil consommateur.

Routage des signaux différentiels :

L’impédance des traces différentielles Type-C doit être de 90 Ω ±10 %. Maintenez la continuité d’impédance, un bon plan de référence sans segmentation et limitez le nombre de changements de couche à 2 maximum.

Raccourcissez les lignes USB haute vitesse parallèles aux lignes d’horloge et aux signaux AC, ou augmentez l’espacement pour minimiser le diaphonie.

Maintenez un espacement d’au moins 50 mils entre les lignes différentielles et autres traces, utilisez un couplage étroit et calculez largeur et espacement avec un logiciel.

Maintenez un espacement et un appariement de longueur cohérents pour les signaux différentiels, avec une différence maximale de 200 mils.