CN219476098U - 一种用于usb通信的脉冲群防护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于有线通信技术领域，公开了一种用于USB通信的脉冲群防护电路，USB接口J1线性连接共模电感L1，共模电感L1并联有TVS芯片D1和电阻R3、电阻R4，电阻R3、电阻R4连接有隔离芯片IC1，隔离芯片IC1两侧连接有电阻R1、电阻R2和电容C1、电容C2。USB接口J1设有外壳，USB接口J1的5/6针脚线性连接CGND，J1电源输出脚1接VBUS_5V；J1地脚4接CGND；J1信号输出脚接共模电感L1。可以较为彻底的将USB通信过程中的脉冲群干扰滤除，使脉冲群干扰不再影响USB信号的正常通信，达到脉冲群防护的目的。而且占用体积小，只需在电路板上布置几颗较小的元器件即可。
Description
技术领域
本实用新型属于有线通信技术领域，尤其涉及一种用于USB通信的脉冲群防护电路。
背景技术
目前，脉冲群一般发生在电网中众多机械开关在切换过程(切断感性负载、继电器触点弹跳等)时所产生的干扰。这类干扰的特点是：成群出现的窄脉冲、脉冲的重复频率较高(kHz-MHz)、上升沿陡峭(ns级)、单个脉冲的持续时间短暂(10-100ns级)、幅度达到kV级。成群出现的窄脉冲可对半导体器件的结电容充电，当能量累计到一定程度后会引起线路或设备的出错。
USB，是英文Universal Serial Bus(通用串行总线)的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB是一种新兴的并逐渐取代其他接口标准的数据通信方式，由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC及Northern Telecom等计算机公司和通信公司于1995年联合制定，并逐渐形成了行业标准。USB总线作为一种高速串行总线，其极高的传输速度可以满足高速数据传输的应用环境要求。
目前使用USB通信的设备，因为其极高的传输速度，在遇到脉冲群干扰时，极易出现通信中断、信号丢失等问题，影响设备间的正常通讯。而传统的滤波方式多是采用外置滤波器的方式进行滤波，不仅体积大，使得对体积有要求的设备无法正常安装，而且对脉冲群信号也只能部分抑制，针对高速USB信号依然存在脉冲群干扰问题。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的通信脉冲群体积过大，同时在遇到脉冲群干扰时，极易出现通信中断、信号丢失的问题。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种用于USB通信的脉冲群防护电路。
本实用新型是这样实现的，一种用于USB通信的脉冲群防护电路包括：
USB接口J1；
USB接口J1线性连接共模电感L1，共模电感L1并联有TVS芯片D1和电阻R3、电阻R4，电阻R3、电阻R4连接有隔离芯片IC1，隔离芯片IC1两侧连接有电阻R1、电阻R2和电容C1、电容C2。
进一步，所述USB接口J1设有外壳，USB接口J1的5/6针脚线性连接CGND，J1电源输出脚1接VBUS_5V；J1地脚4接CGND；J1信号输出脚接共模电感L1。
进一步，所述L1信号输出脚UD_N接电阻R3的一端和TVS芯片D1的6脚；L1信号输出脚UD_P接电阻R4的一端和TVS芯片D1的1脚。
进一步，所述D1的电源输入脚5接VBUS_5V；D1的地脚2接CGND。
进一步，所述电阻R3的另一端接隔离芯片IC1的信号输入脚11；电阻R4的另外一端接隔离芯片IC1的信号输入脚10。
进一步，所述IC1的电源输入脚16接电源VBUS_5V；IC1的电源输出脚1接5V；IC1的地输入脚9、15接CGND；IC1的地输出脚2、8接GND；IC1信号输出脚6、7接M-UD_N和M-UD_P。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，本实用新型所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本实用新型的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本实用新型技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
本实用新型实施例可以较为彻底的将USB通信过程中的脉冲群干扰滤除，使脉冲群干扰不再影响USB信号的正常通信，达到脉冲群防护的目的。而且占用体积小，只需在电路板上布置几颗较小的元器件即可。
第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本实用新型所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
本实用新型实施例结构简单，效果明显，脉冲群干扰滤除的较为彻底，使脉冲群干扰不再影响USB的正常通信，同时解决了占用面积大的问题，占用体积小安装检修方便。
第三，作为本实用新型的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：
本实用新型的技术方案是否解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：
过去针对脉冲群对USB通信的干扰，在线路板上采用过较多的措施，如增加TVS二极管数量、信号线上串接磁珠、对信号线布线时进行完整铺地，但效果都不明显，无法彻底解决掉脉冲群对信号的干扰。本实用新型采用TVS二极管、共模电感、限流电阻和隔离芯片组合的方式，实现了通过线路板电路对脉冲群干扰的完全滤除，保证了USB在脉冲群干扰状态下的正常通信。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的用于USB通信的脉冲群防护电路示意图；
图2为本实用新型为加外置滤波器对脉冲群干扰进行滤波后的USB信号示意图；
图3为本实用新型对脉冲群干扰进行滤波后的USB信号，外置滤波器进行滤波后，USB波形有了较大的变形和失真，容易造成通信中断和数据的丢失的效果图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
为了使本领域技术人员充分了解本实用新型如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
如图1-图3所示，本实用新型实施例提供的用于USB通信的脉冲群防护电路包括：
USB接口J1线性连接共模电感L1，共模电感L1并联有TVS芯片D1和电阻R3、电阻R4，电阻R3、电阻R4连接有隔离芯片IC1，隔离芯片IC1两侧连接有电阻R1、电阻R2和电容C1、电容C2。
USB接口J1设有外壳，USB接口J1的5/6针脚线性连接CGND，J1电源输出脚1接VBUS_5V；J1地脚4接CGND；J1信号输出脚接共模电感L1。
L1信号输出脚UD_N接电阻R3的一端和TVS芯片D1的6脚；L1信号输出脚UD_P接电阻R4的一端和TVS芯片D1的1脚。
D1的电源输入脚5接VBUS_5V；D1的地脚2接CGND。
电阻R3的另一端接隔离芯片IC1的信号输入脚11；电阻R4的另外一端接隔离芯片IC1的信号输入脚10。
IC1的电源输入脚16接电源VBUS_5V；IC1的电源输出脚1接5V；IC1的地输入脚9、15接CGND；IC1的地输出脚2、8接GND；IC1信号输出脚6、7接M-UD_N和M-UD_P。
本实用新型，在工作时首先外部通信设备通过USB接口J1与本设备相连接，共模电感L1对信号线上的共模干扰进行滤除。TVS芯片D1对信号线上瞬态的高压进行快速反向导通，泄放掉过高的脉冲电压。电阻R3和电阻R4对信号进行限流，抑制瞬间的大电流。隔离芯片IC1，将输入和输出信号之间、电源之间、地之间进行完全隔离。
为了证明本实用新型的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
本实用新型实施例应用在USB通信中。
应用在需要做脉冲群测试的USB通信产品上，如通过USB进行数据传输的产品。在产品数据需要通过USB线传输到电脑端时，本实用新型应用在产品的USB接口电路上，可以保证信号的正常传输，不会因为脉冲群的干扰导致信号的中断和数据的丢失。
本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。
参考下面两幅图我们可以看到，图2为加外置滤波器对脉冲群干扰进行滤波后的USB信号，图3为本实用新型对脉冲群干扰进行滤波后的USB信号，外置滤波器进行滤波后，USB波形有了较大的变形和失真，容易造成通信中断和数据的丢失。而本实用新型滤波后，USB波形保持原来状态没有改变，保证了信号的完整和USB的正常通信。
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于USB通信的脉冲群防护电路，其特征在于，所述用于USB通信的脉冲群防护电路包括：
USB接口J1；
USB接口J1线性连接共模电感L1，共模电感L1并联有TVS芯片D1和电阻R3、电阻R4，电阻R3、电阻R4连接有隔离芯片IC1，隔离芯片IC1两侧连接有电阻R1、电阻R2和电容C1、电容C2。
2.如权利要求1所述的用于USB通信的脉冲群防护电路，其特征在于，所述USB接口J1设有外壳，USB接口J1的5/6针脚线性连接CGND，J1电源输出脚1接VBUS_5V；J1地脚4接CGND；J1信号输出脚接共模电感L1。
3.如权利要求1所述的用于USB通信的脉冲群防护电路，其特征在于，所述L1信号输出脚UD_N接电阻R3的一端和TVS芯片D1的6脚；L1信号输出脚UD_P接电阻R4的一端和TVS芯片D1的1脚。
4.如权利要求1所述的用于USB通信的脉冲群防护电路，其特征在于，所述D1的电源输入脚5接VBUS_5V；D1的地脚2接CGND。
5.如权利要求1所述的用于USB通信的脉冲群防护电路，其特征在于，所述电阻R3的另一端接隔离芯片IC1的信号输入脚11；电阻R4的另外一端接隔离芯片IC1的信号输入脚10。
6.如权利要求1所述的用于USB通信的脉冲群防护电路，其特征在于，所述IC1的电源输入脚16接电源VBUS_5V；IC1的电源输出脚1接5V；IC1的地输入脚9、15接CGND；IC1的地输出脚2、8接GND；IC1信号输出脚6、7接M-UD_N和M-UD_P。
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