Litharollo tsa Tlhahiso ea Lihokelo tsa USB-C tsa Boleng bo Holimo

USB-C e na le data ea 40 Gbps, e fana ka matla a 240 W, 'me e buisana ka liprothokholi tsa li-pin tse 24 ka lebelo la 0.5 mm - tsohle li ka fetoloa. Ho kenya USB-C ho PCB ntle le ho hloleha ha botšepehi ba lets'oao, mathata a ho fana ka motlakase, kapa mathata a EMC ho hloka melao e itseng ea sebopeho, lipotoloho tsa tšireletso, le mamello ea tlhahiso eo tataiso ena e tlalehang pin-by-pin.

Tafole ea likateng

1. 'Mapa oa Pin oa USB-C: Seo Sehlopha ka seng se se Hlokang ho tsoa ho PCB
2. Tsela ea ho Fapana ka Sekhahla se Phahameng: Impedance, Lebelo le Leano la ho Kopanya
3. Phano ea Matla a VBUS: Boholo ba Koporo ho tloha ho 15 W ho isa ho 240 W
4. Tlhophiso ea CC Pin bakeng sa Mohloli, Sinki le Likou tsa Mesebetsi e 'Meli
5. Lipotoloho tsa Tšireletso: ESD, EMI le Ho Tšoarella ha Mekaniki
6. Tlhahiso le Kopano bakeng sa li-PCB tsa USB-C

1. 'Mapa oa Phini ea USB-C: Seo Sehlopha ka seng se se Hlokang ho tsoa ho PCB

Sebopeho sa diphini tse 24 tse lekanang (tse 12 ka lehlakoreng le leng) se nolofalletsa ho fetolwa ha di-plug empa se imena habeli bongata ba PCB ba ho tsamaisa di-routing. Disete tsa di-lane tsa TX1/RX1 le TX2/RX2 ka bobedi di lokela ho tsamaiswa ka tsela e iketsang — molaoli wa USB-C o lemoha tsela eo di-plug di tsamaiswang ka di-CC pin mme o kenya tshebetsong sete e nepahetseng ya tsela. Bakeng sa meralo ya USB 2.0 feela, ke para e le nngwe feela ya D+/D− e hlokang tsela e feletseng ya ho tsamaisa di-routing; e nngwe e kgutsufaditswe ho yona hodima pad ya sehokelo.

Sekontiri sa pad sa 0.5 mm se hloka tlhahiso e nepahetseng ea PCB. Sebaka sa pad-to-pad se ka tlase ho 0.15–0.2 mm feela — ka tlase ho bokhoni ba lits'ebetso tse ngata tse tloaelehileng tsa tlhahiso ea PCB. Bokhoni ba PCB ba HDI bo nang le trace/sebaka sa 3 mil boa hlokahala bakeng sa fanout e hloekileng ea USB-C meralong e teteaneng ea mekhahlelo e mengata.

2. Tsela ea ho Fapana ka Sekhahla se Phahameng: Impedance, Ho Bapisa Bolelele le Leano la Mealo

Ka lebelo la 10 Gbps (USB 3.2 Gen 2), para e 'ngoe le e 'ngoe ea phapang ke mohala oa phetiso ea RF. Melao ea sebopeho e sebetsang bakeng sa USB 2.0 e hloleha ho SuperSpeed.

Impedance: 90 Ω differential, ±5% bakeng sa USB 3.x, ±3% bakeng sa USB4. Ho FR-4 e nang le 4 mil prepreg: ~0.18 mm trace width, ~0.18 mm gap. Boleng bona bo tlameha ho balwa ka stackup ya sebele ya moetsi — o se ke wa kopitsa boleng ho tswa ho thepa kapa botenya bo fapaneng.

Ho bapisa bolelele: Para-kahare (mesaletsa e 'meli ea para e le' ngoe): ≤5 mil bakeng sa USB 3.x, ≤2 mil bakeng sa USB4. Sebelisa ho lokisa serpentine ka boreledi, eseng li-zigzag tse tiileng — likhutlo tse bohale li etsa li-impedance bumps maqhubung a multi-GHz.

Leano la mekhahlelo: Lipara tsa SuperSpeed ​​​​tselaneng tse ka hare tse pakeng tsa lifofane tsa GND (stripline) bakeng sa tšireletso e phahameng ka ho fetisisa. Lipara tsa USB 2.0 li ka tsamaea holim'a mekhahlelo e ka ntle. Bonyane likarolo tse 6 bakeng sa USB 3.2 Gen 2; likarolo tse 8 bakeng sa USB4. Libotong tsa mekhahlelo e 4, lipara tsa SuperSpeed ​​​​li tsamaea holim'a mekhahlelo e ka ntle e le microstrip — e amohelehang bakeng sa USB 3.0 (5 Gbps) empa ha e khothalletsoe ho feta lebelo leo.

Vias: Via ka 'ngoe para ea SuperSpeed ​​e eketsa inductance ea ~0.2–0.5 nH 'me e etsa stub e senyang setšoantšo sa leihlo. Sheba liphetoho tsa lera la zero ka para. Ha phetoho e ke ke ea qojoa, beha li-via tsa ho roka tsa GND ka har'a 1 mm 'me u nahane ka ho phunya ka morao ho sa sebelisoe ka li-stub bakeng sa meralo ea USB4. Bakeng sa li-PCB tse hlokang ho phunya ka morao, bona tataiso ea rona ea theknoloji ea ho phunya ka morao.

Li-capacitor tsa ho kopanya tsa AC: Mela ea USB 3.x TX e hloka li-cap tsa ho kopanya tsa AC tsa 100 nF (0402 kapa 0201). Li behe ka mokhoa o lekanang pakeng tsa mesaletsa e 'meli ea para ka 'ngoe, haufi le lehlakore la transmitter, ka bolelele bo fokolang ba stub.

3. Phano ea Matla a VBUS: Boholo ba Koporo ho tloha ho 15 W ho isa ho 240 W

USB-C VBUS e na le 5 V (kamehla), 9 V, 15 V, 20 V (USB PD 3.0, ho fihlela ho 100 W), kapa 28 V / 36 V / 48 V (USB PD 3.1 Extended Power Range, ho fihlela ho 240 W). Koporo ea PCB e tlameha ho sebetsana le motlakase o mobe ka ho fetisisa motlakaseng o buisaneng.

Li-pin tsohle tse 4 tsa VBUS li lokela ho hokahana hammoho ho PCB (e tšoanang le ea GND) — polaka e ka fetoloa, kahoo mahlakore ka bobeli a na le matla. Bakeng sa meralo ea 100 W+, sefofane se inehetseng sa VBUS lera le ka hare ke sa maemo a tloaelehileng. PCB e boima ea koporo e nang le lera le ka hare la 2 oz e tšehetsa 240 W PD ntle le ho phahama ho feteletseng ha mocheso.

Tšireletso: OVP (tšireletso ea motlakase o feteletseng) le OCP (tšireletso ea motlakase o feteletseng) hangata li kopantsoe le molaoli oa USB PD IC (TI TPS65987, Cypress CYPD3177, Infineon CYPD6227). Li-TVS tsa Kantle ho VBUS li sebetsana le li-surge transients tse fetang bokhoni ba molaoli.

4. Tlhophiso ea CC Pin bakeng sa Likou tsa Mohloli, Sinki le Likarolo tse peli

CC1 le CC2 ke bohlale ba USB-C. Li lemoha ho kenngoa ha thapo, li fumana tataiso ea plug, li khetholla karolo ea mohloli/sinki, 'me li buisana ka motlakase oa PD le hona joale. Sebopeho sa PCB se ipapisitse le karolo ea sesebelisoa:

Sinki (motlakase o amohelang sesebediswa): Phini e nngwe le e nngwe ya CC e hulwa ho GND ka kganetso ya 5.1 kΩ Rd. Matshwao a reng “Ke sesebediswa, mphe matla.” Bakeng sa disinki tse nang le bokgoni ba PD, molaoli ya sebetsang wa PD o nkela disinki sebaka mme o sebetsana le puisano ya molaetsa wa PD ka ho kenya khoutu ya BMC moleng wa CC.

Mohlodi (sesebelisoa se fanang ka matla): Phini e 'ngoe le e 'ngoe ea CC e huloang ho VCONN kapa 3.3 V ka resistor ea Rp. Boleng ba Rp bo phatlalatsa bokhoni ba hona joale: 56 kΩ = USB ea kamehla (500 mA), 22 kΩ = 1.5 A, 10 kΩ = 3 A. Bakeng sa mehloli ea PD, molaoli ea sebetsang o nkela Rp sebaka 'me o buisana ka likonteraka tsa motlakase/joale.

Kou ea Mesebetsi e 'Meli (DRP): E fapanyetsana pakeng tsa Rp le Rd, e skena molekane. Taolo ea PD e sebetsana le mochini oa boemo ba DRP, logic ea Try.SRC/Try.SNK, le PR_Swap (phetoho ea karolo ea matla). DRP e sebelisoa lilaptop, li-hub tsa USB-C, le liteisheneng tsa ho emisa tse ka hlahisang le ho qoelisa motlakase.

Sebopeho sa PCB: boloka di-trace tsa CC tlasa 50 mm ho fokotsa capacitance. Kenya 0.1 µF cleaving ho GND haufi le sehokelo. Di-trace tsa CC tsa tsela hole le di-pair tsa differential tsa SuperSpeed ​​— letshwao la BMC ho CC le ka kopanngwa le ditseleng tsa lebelo le phahameng haeba sebaka se sa lekana.

Bakeng sa dihlahiswa tse kenyang tshebetsong DisplayPort kapa Thunderbolt Alt Mode, diphini tsa lehlakore tsa SBU1/SBU2 di hokela ho molaoli wa Alt Mode. Tsena di hloka tshireletso ya ESD empa ha di na impedance e laolwang.

5. Dipotoloho tsa Tshireletso: ESD, EMI le Ho Sebetsa ha Mekaniki

Taelo ea ho beha tšireletso ea ESD (sehokelo → setsi sa IC):

1. Di-TVS diode arrays ho SuperSpeed ​​TX/RX — ≤0.3 pF (TI TPD4S214, Diodes Inc DT1452-02)
2. TVS ho D+/D− — ≤3 pF (TI TPD4S012, Nexperia PESD5V0U4BF)
3. TVS ho VBUS — e shebaneng le mahlakore a mabedi, e lekantswe bakeng sa motlakase wa PD (Bourns CDSOT23-SM712)
4. TVS ho CC le SBU — hangata e kopantsoe le molaoli oa PD

Likarolo tsohle tsa ESD tse ka hare ho 1.5 mm ho tloha ho li-connector pin. Ena ke molao o ke keng oa buisanoa — sesebelisoa sa tšireletso se sebetsa feela haeba se thibela pulse ea ESD pele se fihla ho molaoli oa IC.

Phokotso ea EMI: Ho thiba ha mokhoa o tloaelehileng ho lipara tsa SuperSpeed ​​(Murata DLW32SH bakeng sa USB 3.0, TDK ACT45B bakeng sa USB 2.0). Thebe ea sehokelo e tlameletsoe ho chassis GND ka li-via tse ngata tsa ho roka ka har'a 2 mm ho tloha li-pad tsa khetla. Bakeng sa lihlahisoa tse shebaneng le maemo a bongaka, a likoloi, kapa a sesole a EMC, mekhoa ea moralo oa PCB ea maqhubu a holimo ho kenyeletsoa lifofane tsa tšireletso le li-via tse laoloang tsa impedance lia sebelisoa.

Ho tshepahala ha mechini: USB-C e lekantswe bakeng sa dipotoloho tse 10,000 tsa ho kenya. Dihokelo tse kenngwang hodima metsi tse nang le di-tab tse tshwarang ka masoba (mofuta o tlwaelehileng ka ho fetisisa) di fana ka matla a lekaneng a mechini. Dihokelo tse hlwekileng tsa SMT di fokola — di a amoheleha bakeng sa dihlahiswa tse sa sisinyeheng, ha di nkehe habonolo. Dihokelo tse kentsweng bohareng (tse kentsweng ka hara boto) di loketse disebediswa tse tshesane haholo empa di hloka ho tsamaisa ka nepo moralo wa boto ka CNC.

6. Tlhahiso le Kopano bakeng sa li-PCB tsa USB-C

Li-PCB tsa USB-C li hloka mamello e thata ea tlhahiso ho feta liboto tse tloaelehileng. Netefatsa bokhoni bona le moetsi oa hau pele o phethela moralo:

Sebaka/sebaka: bonyane 3 mil / 3 mil bakeng sa libaka tsa fanout tsa USB-C. 5 mil / 5 mil e tloaelehileng ha e lekane bakeng sa li-contact pad tsa 0.5 mm pitch.

Taolo ea impedance: ±5% ho phapang ea 90 Ω bakeng sa USB 3.x; ±3% bakeng sa USB4. E hloka ketsiso ea tharollo ea tšimo holim'a stackup ea tlhahiso ea 'nete le netefatso ea setlankane sa TDR holim'a sehlopha se seng le se seng. Tlhahiso e laoloang ke impedance ho Highleap e tšehetsa mamello ena ho FR-4 le li-laminate tse nang le tahlehelo e tlase.

Qetello ea bokaholimo: ENIG (khauta ea electroless nickel/immersion) ke mokhoa o tloaelehileng bakeng sa ho kopanya li-pad tsa USB-C — bokaholimo bo bataletseng bo fana ka ho kenngoa ha peista ea solder ho pholletsa le sehlopha sa li-pad tse teteaneng. Qetello ea bokaholimo ba ENIG ka botenya ba khauta bo laoloang e netefatsa ho hokela ho tšepahalang ha sehokelo nakong eohle ea sehlahisoa.

Kopano: Sehokelo sa USB-C se na le di-pad tsa matshwao tse 24 hammoho le di-pad tse 4 tsa thebe/ho kenya ka lebelo la 0.5 mm. Moralo wa lesoba la stencil la solder paste o bohlokwa — ho kenya tjhelete e ngata ho baka marokho; lisosa tsa ho kenya tjhelete e tlase di a buleha. Balekane ba kopano ba nang le boiphihlelo ba tlhahiso ya USB-C ba sebedisa phokotso e ikgethang ya lesoba la stencil (hangata 80–90% ya sebaka sa pad) e netefaditsweng dibotong tsa teko pele ho tlhahiso.

Highleap Electronics e etsa li-PCB tsa USB-C ho tloha ho mekhahlelo e 4 ho isa ho e 12 ka bokhoni ba HDI. Romela moralo oa hau oa USB-C PCB bakeng sa khotheishene.

Tse amanang: Tataiso ea moralo oa PCB ea USB hub · Khetho ea moetsi oa PCB ea USB hub · Lihlahisoa tsa converter ea USB · Tataiso ea expander ea koung ea USB