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Embedded Program

VCP (Virtual COM Port) 구현(STM32F407x) 회로도#2

by rlawnsghtest 2025. 4. 26.

이번에는 지난글에 이어 STM32F407G-DISC1 보드 USB 부분을 가지고 이야기 해 보겠습니다.

 

< EMIF02-USB03F2 >

STMicroelectronics에서 만든
USB용 EMI 필터 + ESD 보호 칩입니다.

쉽게 말하면:
"USB 신호 라인(D+, D-)을 노이즈로부터 보호하고, 정전기(ESD)로부터 보호하는 칩" 이라고 보면 되겠습니다.

 

EMIF02-USB03F2의 주요 기능

EMI 필터링 USB 신호(D+, D-)에 고주파 노이즈(EMI)를 걸러냄
ESD 보호 정전기(ESD)가 들어오면 회로를 보호함
신호 무결성 유지 데이터 통신 품질(eye diagram)을 깨끗하게 유지
USB 2.0 Full-Speed (12Mbps), High-Speed (480Mbps) 지원 통신 속도에 영향 없이 보호 가능

USB 라인이 깨끗하게 신호를 주고받을 수 있게 도와주는 역할입니다.

즉, MCU 앞단에서 1차로 노이즈, 정전기를 걸러주는 역할을 한다는 거야.

3. 내부 구조 (간단히)

EMIF02-USB03F2 칩 안에는:

  • D+, D- 각각에 대해 저항성 필터 (RC), ESD 다이오드 (정전기 보호용) 가 들어있습니다.
USB D+  ──┬──[ EMI 필터 ]──┬── D+
          │                │
          │                └── [ ESD 다이오드 ] ─→ GND

USB D-  ──┬──[ EMI 필터 ]──┬── D-
          │                │
          │                └── [ ESD 다이오드 ] ─→ GND

 

※ "EMI 필터"는 고주파(EMI)만 걸러내고, "ESD 다이오드"는 고전압(정전기)을 땅(GND)으로 흘려 보내는 구조야.

 

※ 번외로 TVS vs ESD 를 알아 보고 넘어 가겠습니다.

풀네임 Transient Voltage Suppression Diode ElectroStatic Discharge Protection Diode
주 목적 순간적인 고전압 서지(번개, 낙뢰, 스위칭 노이즈) 보호 정전기(ESD) 보호
보호 대상 강력한 고에너지 서지 (수백V ~ 수천V) 정전기로 인한 미세 고전압 (몇 kV)
반응 속도 빠름 매우 빠름 (피코초 단위)
전류 용량 크다 (수 A ~ 수십 A) 작다 (mA ~ 수백 mA 수준)
사용 위치 주로 전원라인, 통신라인 보호 민감한 IC, GPIO, 데이터라인 보호

 

비유하자면:

  • TVS 다이오드는 "큰 홍수 막는 댐" 같고
  • ESD 다이오드는 "가벼운 비를 막는 우산" 같아요.

4. 왜 필요한가?

USB 통신은 고속(특히 High-Speed 480Mbps)이라서, 신호 무결성(잡음 없는 깨끗한 신호)이 중요하고, 외부 환경(케이블, 손 터치 등)으로 인한 정전기(ESD) 위험이 항상 있습니다.

EMIF02-USB03F2를 쓰면:

  • 고주파 노이즈를 줄여주고,
  • 정전기로부터 MCU나 PHY를 보호할 수 있습니다.

USB 포트 보호를 위한 필수 부품이라고 보면 되겠습니다.

5. 주요 스펙 요약

보호대상 USB D+, D-
지원속도 USB 2.0 Full-Speed / High-Speed
ESD 보호능력 ±15kV (IEC61000-4-2 기준, Air Discharge)
소자 구성 2라인 EMI 필터 + ESD 클램프 다이오드
패키지 타입 마이크로 DFN 패키지 (작다!)

6. 결론

EMIF02-USB03F2는 STM32F407 보드에서 USB 신호를 깨끗하게 하고, 정전기로부터 회로를 보호해주는 중요한 보호 장치다!