USB Type-C 的 PCB 佈局指南
1 分鐘
USB Type-C 簡介
USB Type-C(USB-C)是一種通用的連接標準,用於裝置連接與充電。作為 USB 介面的最新演進,USB-C 具備多項優勢,包括可正反插的接頭、更高的資料傳輸速率與供電能力。此外,USB Type-C 還能傳輸音訊與視訊訊號,並相容於各種配件,如顯示器、外接儲存裝置與充電器。
USB Type-C 的特色
可正反插:與傳統 USB 介面不同,USB Type-C 可任意方向插入,無需擔心方向問題。
高速資料傳輸:USB Type-C 支援更高的資料傳輸速率,可達 USB 3.1 與 Thunderbolt 3 的速度,實現快速檔案傳輸與影片播放。
供電能力:USB Type-C 支援更高的功率輸出,可為筆電、平板與其他高功耗裝置充電。
多功能性:USB Type-C 可傳輸音訊與視訊訊號,並支援顯示器、外接儲存裝置與充電器等多種配件。
訊號圖示
USB Type-C 連接器共有 24 支接腳。以下兩張圖分別顯示 USB Type-C 插座與插頭的接腳。
圖片來源:Microship
USB Type-C 介面的 PCB 設計需求
USB Type-C 佈局設計:
● ESD 與共模電感元件應靠近 Type-C 介面擺放,順序為:ESD → 共模電感 → 電容,並與 Type-C 保持一定距離,以便焊接後處理。
● TX 訊號線的耦合電容應靠近介面擺放,RX 訊號線的耦合電容則擺放於裝置端。
● 電壓調節器也應盡量靠近連接器擺放。
走線設計:
為避免訊號干擾,建議將高速 USB 差分線與數位訊號線遠離其他走線,減少高速 USB 訊號線上的過孔與轉角,並維持阻抗控制,防止訊號反射。
禁止使用 90° 走線轉角,應改用兩個 45° 轉角或圓弧,以減少訊號反射與阻抗不連續。
避免將訊號線走於晶振、晶體、時脈合成器、磁性元件與時脈倍頻 IC 下方。避免使用短樁線,若必須使用,長度不得超過 200 mil。
高速訊號線應盡量走在同一層,並確保其回流路徑有完整、未分割的鏡像平面,優先選擇 GND 平面。避免走線跨越鏡像平面分割線,以減少電感與訊號輻射。
CC1 與 CC2 為兩支關鍵接腳,具備多項功能,包括纜線連接與移除偵測、插座/插頭方向偵測與電流廣播。走線時需加粗。
下圖說明 CC1 與 CC2 接腳如何指示插座/插頭方向。圖中 DFP 代表 Downstream Facing Port,即資料傳輸中的主機或電源端;UFP 代表 Upstream Facing Port,即連接至主機或耗電裝置。
差分訊號走線:
Type-C 差分走線的阻抗控制為 90 Ω ±10%。必須維持阻抗連續性,確保良好的參考平面且不得跨越分割,訊號過孔換層次數不得超過 2 次。
縮短高速 USB 訊號線與高速時脈線及交流訊號線的平行長度,或加大間距,以減少串擾。
差分訊號線與其他訊號走線的間距至少需 50 mil。採用緊耦合模式,具體走線間距與寬度由軟體計算決定。
差分訊號需保持等間距與等長,最大長度差不得超過 200 mil。
CC1 與 CC2 為兩支關鍵接腳,具備多項功能,包括纜線連接與移除偵測、插座/插頭方向偵測與電流廣播。走線時需加粗。
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