Diretrizes de Layout de PCB para USB Type-C

Introdução ao USB Type-C

O USB Type-C (USB-C) é um padrão de conexão universal usado para conectividade e carregamento de dispositivos. Como a mais recente evolução da interface USB, o USB-C oferece várias vantagens, incluindo orientação reversível do plugue, taxas de transferência de dados mais altas e capacidades de fornecimento de energia. Além disso, o USB Type-C pode transmitir sinais de áudio e vídeo e é compatível com vários acessórios, como monitores, dispositivos de armazenamento externo e carregadores.

Características do USB Type-C

Orientação reversível do plugue: Diferentemente das interfaces USB tradicionais, o USB Type-C pode ser inserido em qualquer orientação, sem se preocupar com a direção.

Transferência de dados em alta velocidade: O USB Type-C suporta taxas de transferência de dados mais altas, alcançando as velocidades do USB 3.1 e Thunderbolt 3, permitindo transferências rápidas de arquivos e reprodução de vídeo.

Fornecimento de energia: O USB Type-C suporta maior fornecimento de energia, capaz de carregar dispositivos como laptops, tablets e outros dispositivos de alta potência.

Versatilidade: O USB Type-C pode transmitir sinais de áudio e vídeo e suporta vários acessórios, como monitores, dispositivos de armazenamento externo e carregadores.

Ícone de sinal

O conector USB Type-C possui 24 pinos. As duas imagens abaixo mostram os pinos do receptáculo e do plugue USB Type-C, respectivamente.

A imagem é da Microship

Requisitos de Design de PCB para Interface USB Type-C

Layout do Design USB Type-C:

● Os componentes de ESD e indutor de modo comum devem ser colocados próximos à interface Type C na seguinte ordem: ESD → indutor de modo comum → capacitor. Mantenha uma certa distância do Type C para considerar situações pós-soldagem.

● Os capacitores de acoplamento para as linhas de sinal TX devem ser colocados próximos à interface, enquanto os capacitores de acoplamento para as linhas de sinal RX são fornecidos na extremidade do dispositivo.

● Os reguladores de tensão também devem ser colocados o mais próximo possível do conector.

Design de Roteamento:

Para evitar interferência de sinal, recomenda-se manter as linhas diferenciais USB de alta velocidade e as linhas de sinal digital afastadas das trilhas, minimizar o uso de vias e cantos nas linhas de sinal USB de alta velocidade, manter o controle de impedância e evitar reflexão de sinal.

Proíba o uso de cantos de roteamento de 90°; em vez disso, use dois cantos de 45° ou arcos para reduzir a reflexão de sinal e a descontinuidade de impedância.

Evite colocar linhas de sinal sob osciladores de cristal, cristais, sintetizadores de clock, dispositivos magnéticos e CIs multiplicadores de clock. Evite usar stubs curtos e, se necessário, certifique-se de que não tenham mais de 200 mils.

Roteie as linhas de sinal de alta velocidade na mesma camada sempre que possível. Garanta que o caminho de retorno da trilha tenha um plano espelhado completo e não segmentado, preferencialmente selecionando o plano GND. Evite que as trilhas cruzem sobre linhas de segmentação do plano espelhado para reduzir a indutância e a radiação de sinal.

CC1 e CC2 são dois pinos cruciais com múltiplas funções, incluindo detecção de conexão e remoção de cabo, detecção de orientação do soquete/plugue e transmissão de corrente. É necessário roteamento em negrito ao rotear esses pinos.

O diagrama a seguir ilustra como os pinos CC1 e CC2 indicam a orientação do soquete/plugue. Neste diagrama, DFP representa Downstream Facing Port, que serve como host ou fonte de energia na transmissão de dados. UFP representa Upstream Facing Port, que é conectada ao host ou dispositivo consumidor de energia.

Roteamento de Sinal Diferencial:

O controle de impedância das trilhas diferenciais Type C é de 90 ohms ±10%. É essencial manter a continuidade da impedância, garantir um bom plano de referência sem cruzar segmentação e limitar o número de mudanças de camada por vias de sinal a no máximo 2.

Encurte o comprimento das linhas de sinal USB de alta velocidade que correm paralelas às linhas de clock de alta velocidade e linhas de sinal AC, ou aumente o espaçamento entre elas para minimizar a diafonia.

Garanta que o espaçamento entre as linhas de sinal diferencial e outras trilhas de sinal seja de pelo menos 50 mils. Adote um modo fortemente acoplado e determine o espaçamento e a largura específicos das trilhas por meio de cálculo de software.

Mantenha espaçamento consistente e correspondência de comprimento para sinais diferenciais, com uma diferença máxima de comprimento de 200 mils.

CC1 e CC2 são dois pinos cruciais com múltiplas funções, incluindo detecção de conexão e remoção de cabo, detecção de orientação do soquete/plugue e transmissão de corrente. É necessário roteamento em negrito ao rotear esses pinos.