專(zhuān)利名稱：一種usb供電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種USB供電電路。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)據(jù)卡市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，支持各種制式(2G/3G/3. 5G)的數(shù)據(jù)卡層出不窮。數(shù)據(jù)卡設(shè)計(jì)的初衷都是接在PC或Notebook上實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)/語(yǔ)音接入，但是隨著數(shù)據(jù)卡技 術(shù)的不斷成熟，世界各地的運(yùn)營(yíng)商逐漸要求傳統(tǒng)的家庭網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品也可以支持?jǐn)?shù)據(jù)卡作為家 庭寬帶的備份接入方式。目前最通用的數(shù)據(jù)卡就是USB接口的數(shù)據(jù)卡，而傳統(tǒng)的家庭網(wǎng)關(guān) 產(chǎn)品本身一般都支持USB 2.0 Host接口，因此USB形式接入是最直接有效的實(shí)現(xiàn)方法。由于數(shù)據(jù)卡電路里包含大功率射頻功放電路，例如GSM制式標(biāo)準(zhǔn)要求發(fā)射功率達(dá) 到33dbm，并且在搜索和注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)發(fā)射功率更大。另外，由于現(xiàn)在市場(chǎng)上的USB數(shù)據(jù)卡 設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠商實(shí)力參差不齊，數(shù)據(jù)卡的射頻功放電路部分設(shè)計(jì)不好很容易使高頻噪聲通過(guò) USB供電電路傳導(dǎo)到家庭網(wǎng)關(guān)內(nèi)部電路上，經(jīng)測(cè)試，GSM制式的數(shù)據(jù)卡的900Mhz的高頻噪聲 通過(guò)USB供電電路引入到單板上的噪聲可以達(dá)到-5dbm，有的甚至可以達(dá)到更高(不同的工 作頻率引入的干擾頻率不同)。高頻噪聲會(huì)使單板上的高速低壓信號(hào)(例如USB2.0信號(hào) 等)受到干擾產(chǎn)生傳輸誤碼，降低傳輸速率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生傳輸錯(cuò)誤導(dǎo)致單板故障。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種USB供電電路，用以解決家庭網(wǎng)關(guān)類(lèi)產(chǎn)品在接入U(xiǎn)SB數(shù)據(jù)卡 時(shí)，數(shù)據(jù)卡射頻功放電路部分引入的高頻噪聲通過(guò)USB電源傳導(dǎo)到單板引起單板低壓高速 信號(hào)干擾的問(wèn)題。本實(shí)用新型包括依次串聯(lián)的電源、限流器件和第一電容Cl ；與第一電容Cl并聯(lián) 的LC諧振濾波電路；該LC諧振濾波電路接地。本實(shí)用新型有益效果如下對(duì)于不同工作頻率的數(shù)據(jù)卡，在USB供電電路上增加LC諧振濾波電路，使諧振頻 率的高頻噪聲通過(guò)LC諧振濾波電路瀉放到單板地平面，從而可以有效地抑制高頻噪聲通 過(guò)電源電路引入到家庭網(wǎng)關(guān)單板內(nèi)部造成干擾。因此，通過(guò)本電路設(shè)計(jì)，可以有效地降低高 頻噪聲對(duì)單板上低壓高速信號(hào)的干擾，明顯降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率，提高了單板的抗干 擾性。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中的電路框圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中的LC串聯(lián)諧振電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試的LC諧振電路諧振頻率效 果圖；圖4為現(xiàn)有USB供電電路部分高頻噪聲(以GSM900為例)測(cè)試效果圖；[0012]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中的USB供電電路部分高頻噪聲抑制效果圖。
具體實(shí)施方式
傳統(tǒng)的家庭網(wǎng)關(guān)USB Host供電電路為USB限流開(kāi)關(guān)并聯(lián)IOOuF電容或PTC保險(xiǎn)絲并聯(lián)IOOuF電容的方案，有的產(chǎn)品也會(huì)加一些磁珠，對(duì)于U盤(pán)，移動(dòng)硬盤(pán)，打印機(jī)等外設(shè)不 存在問(wèn)題。但是對(duì)于數(shù)據(jù)卡，上述方案無(wú)法濾除高頻干擾噪聲，尤其是數(shù)據(jù)卡上大功率射頻 開(kāi)關(guān)電路通過(guò)USB電源引入的高頻干擾。為了解決家庭網(wǎng)關(guān)類(lèi)產(chǎn)品在接入U(xiǎn)SB數(shù)據(jù)卡時(shí)，數(shù)據(jù)卡射頻功放電路部分引入的 高頻噪聲通過(guò)USB電源傳導(dǎo)到單板引起單板低壓高速信號(hào)干擾的問(wèn)題，本實(shí)用新型的主要 思路是在傳統(tǒng)的USB供電電路的基礎(chǔ)上，針對(duì)數(shù)據(jù)卡的射頻工作頻率采取合理濾波電路， 使高頻傳導(dǎo)噪聲的能量大部分通過(guò)濾波電路瀉放到地平面上，從而對(duì)單板的干擾降到最 小，提高了單板的抗干擾能力。具體參見(jiàn)圖1所示為包含LC諧振濾波電路的USB接口電路設(shè)計(jì)圖。從圖1中可 以看出，USB供電電路部分包括依次串聯(lián)的電源、限流器件和第一電容Cl，與第一電容Cl 并聯(lián)的LC諧振濾波電路，并且LC諧振濾波電路接地。與傳統(tǒng)的USB Host接口電路相比， 本實(shí)用新型增加了 LC諧振濾波電路(由電感L和第二電容C2串聯(lián)組成)。通常LC串聯(lián)諧 振電路用于信號(hào)的選頻電路，濾波器的設(shè)計(jì)，而對(duì)電源部分沒(méi)有使用過(guò)。針對(duì)在數(shù)據(jù)卡應(yīng)用 環(huán)境下引入的高頻噪聲，通過(guò)調(diào)節(jié)合理的LC諧振參數(shù)，使LC串聯(lián)諧振電路對(duì)于噪聲頻率呈 諧振狀態(tài)，高頻噪聲可以通過(guò)LC串聯(lián)諧振電路過(guò)濾到地平面，另外通過(guò)LC串聯(lián)諧振電路位 置的合理放置，可以使干擾噪聲的絕大部分能量在USB接口處直接傳導(dǎo)到單板地平面，從 而使對(duì)單板信號(hào)和電源上的干擾降到最低，提高了單板穩(wěn)定性。參見(jiàn)圖2是LC串聯(lián)諧振電路的原理圖，包括損耗電阻R、電感L、第二電容C2和 交流電源Us組成的閉合回路。電路的交流阻抗為 其中，C為第二電容C2，ω為諧振角頻率；當(dāng)電路發(fā)生諧振時(shí)， 此時(shí)把ω?fù)Q算成頻率F，可以得出LC串聯(lián)諧振電路的諧振頻率為 以GSM900Mhz數(shù)據(jù)卡為例，其他工作頻段和制式均可以參考設(shè)計(jì)。以900MHz作為 LC諧振濾波電路的給定諧振頻率，通過(guò)上述公式我們計(jì)算出合適的電感L和電容C值。進(jìn) 一步，考慮到單板PCB上的分布電感和分布電容的影響，上述的計(jì)算值僅能作為器件選取 的參考，實(shí)際的器件參數(shù)我們可以通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試LC諧振濾波電路的傳輸特性 來(lái)選取合適的值。圖3為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上測(cè)試的LC諧振濾波電路S21參數(shù)指標(biāo)，具體選 取L，C參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)為使電路在900Mhz附近信號(hào)衰減達(dá)到最大，從而達(dá)到有效濾除高頻干擾 的目的。[0025]綜上，本實(shí)用新型可以有效地降低高頻噪聲對(duì)單板上低壓高速信號(hào)的干擾，明顯降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率，提高了單板的抗干擾性。具體可參見(jiàn)圖4為頻譜儀測(cè)試的沒(méi)有采用本實(shí)用新型電路的家庭網(wǎng)關(guān)單板接USB 數(shù)據(jù)卡時(shí)的USB Host電源上的干擾情況，從圖4中可以看出在USB的電源上有很強(qiáng)的 GSM900MHZ的工作頻段噪聲(約為_(kāi)7dBm)，而噪聲會(huì)通過(guò)USB電源影響到單板的低壓高速 信號(hào)，尤其是靠近USB電源附近的信號(hào)，例如USB2. 0信號(hào)，使USB傳輸出現(xiàn)誤碼率增加、超 時(shí)故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤，導(dǎo)致無(wú)法識(shí)別設(shè)備。參見(jiàn)圖5為頻譜儀測(cè)試的采用本實(shí)用新型電路的家庭網(wǎng)關(guān)單板接USB數(shù)據(jù)卡時(shí)的 USB Host電源上的干擾情況，從圖5中可以看出相比沒(méi)有增加本實(shí)用新型的電路，USB的電 源上的GSM頻段干擾噪聲有很明顯的抑制作用(約為-19dBm)，實(shí)際測(cè)試USB2. 0的傳輸穩(wěn) 定，誤碼率降低，單板的抗干擾性/可靠性得到明顯提高。顯然，本實(shí)用新型不僅可以用于家庭網(wǎng)關(guān)類(lèi)產(chǎn)品，也可用于其他接USB數(shù)據(jù)卡的 設(shè)備的USB Host電源電路的應(yīng)用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和 變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本 實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在 內(nèi)。
權(quán)利要求一種USB供電電路，其特征在于，包括依次串聯(lián)的電源、限流器件和第一電容(C1)；與第一電容(C1)并聯(lián)的LC諧振濾波電路；所述LC諧振濾波電路接地。
2.如權(quán)利要求1所述的USB供電電路，其特征在于，所述LC諧振濾波電路由電感(L) 和第二電容(C2)串聯(lián)組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的USB供電電路，其特征在于，所述LC諧振濾波電路的原理 電路包括損耗電阻(R)、電感(L)、第二電容(C2)和交流電源(Us)組成的閉合回路。
4.如權(quán)利要求3所述的USB供電電路，其特征在于，在給定諧振頻率時(shí)，電感(L)和第 二電容(C2)通過(guò)下述公式確定F=1/2LC其中，F(xiàn)為給定的LC諧振濾波電路的諧振頻率；L為電感(L) ；C為第二電容(C2)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的USB供電電路，其特征在于，所述限流器件為USB限流開(kāi)關(guān) 或PTC保險(xiǎn)絲。
6.如權(quán)利要求1或2所述的USB供電電路，其特征在于，第一電容(Cl)為lOOuF。
7.如權(quán)利要求3所述的USB供電電路，其特征在于，所述限流器件為USB限流開(kāi)關(guān)或 PTC保險(xiǎn)絲。
8.如權(quán)利要求3所述的USB供電電路，其特征在于，第一電容(Cl)為lOOuF。
9.如權(quán)利要求4所述的USB供電電路，其特征在于，所述限流器件為USB限流開(kāi)關(guān)或 PTC保險(xiǎn)絲。
10.如權(quán)利要求4所述的USB供電電路，其特征在于，第一電容(Cl)為lOOuF。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種USB供電電路，涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，用以解決家庭網(wǎng)關(guān)類(lèi)產(chǎn)品在接入U(xiǎn)SB數(shù)據(jù)卡時(shí)，數(shù)據(jù)卡射頻功放電路部分引入的高頻噪聲通過(guò)USB電源傳導(dǎo)到單板引起單板低壓高速信號(hào)干擾的問(wèn)題。包括依次串聯(lián)的電源、限流器件和第一電容C1；與第一電容C1并聯(lián)的LC諧振濾波電路；該LC諧振濾波電路接地。本實(shí)用新型可以有效地降低高頻噪聲對(duì)單板上低壓高速信號(hào)的干擾，明顯降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率，提高了單板的抗干擾性。
文檔編號(hào)H02M1/12GK201590757SQ20092027867
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者嚴(yán)鵬, 俞翔, 宋國(guó)棟 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司