USB'de (veya hiç) giriş korumasının amacı nedir?


11

Ani gerilimler oluştuğunda giriş voltajlarını sıkıştırmak için ters yönlü diyotların kullanıldığı yerlerde biraz gördüm.

resim açıklamasını buraya girin

  • Bu tip uygulamalarda kullanılan bir diyot için tipik ters arıza voltajı nedir?

Bu koruma diyotlarının kullanıcı tarafından uygulanan büyük bir voltaja karşı koruma sağlamak için değil, statik deşarjlardan kaynaklanabilecek gerilim dalgalanmalarına karşı yerinde olduğu görülmektedir.

  • Neden statik bir deşarj meydana gelebilir, bu aşırı yük devre içi (PCB'de, bir kişinin deşarj yapabileceği ekmek tahtası değil) nereden gelebilir ve tipik voltaj büyüklüğü nedir?

  • Neden potansiyel olarak büyük bir negatif voltaj olasılığını da düşünmeyelim ve aynı zamanda giriş hattından Vcc'ye ters diyotlar yerleştirelim?


USB arabirimi üzerinden veri çıkışı sağlayacak bir denetleyici için basit bir koparma kartı tasarlıyorum. Araştırmam sayesinde, birçok tasarımın Vusb, D + ve D- üzerindeki bu ters yönlü koruma diyotlarını içerdiğini buldum, ancak hepsi değil.

resim açıklamasını buraya girin

Yine, eğer tüm bunlar bir PCB'ye monte edilirse, neden ani bir statik deşarj meydana gelebilir ve nereden kaynaklanabilir?

  • Bu tür bir olay ne sıklıkta görülür ve bu diyotlar olmadan devreye zarar verebilir mi?

  • Bu koruma diyotlarını her zaman dahil etmek en iyi yöntem mi yoksa zaman zaman gerekli değil mi? İkincisi, hangi özel durumlar onları gereksiz görüyor?

  • Herhangi bir diyot çalışacak mı yoksa belirli bir arıza voltajına sahip olan mı kullanılmalı?


DÜZENLE:

Bu Uygulama notlarına bakıldığında,

resim açıklamasını buraya girin

Diğeri ise benzer bir şey gösterirken, herhangi bir şeye bağlı "üst" düğüm olmadan. Bu bir baskı hatası mı yoksa Vbus'a bağlı olduğu ima ediliyor mu?

resim açıklamasını buraya girin


1
İlgili uygulama notları: USB 2.0 Uygulamalarının Wurth ile Korunması , Texas Instruments tarafından Sistem Seviyesinde ESD / EMI Koruma Kılavuzu , NXP ile USB 2.0 arayüzleri için ESD koruması .
Nick Alexeev

1
@ NickAlexeev, Uygulama bağlantıları için teşekkürler. Onlara baktım ve garip bir şey buldum, bu yüzden yukarıda bir düzenleme ekledim. Genel koruma hakkında çok az şey söylendi, ancak bu korumanın önerilmesi gerekiyordu, çünkü gerekli silikon alanını biraz arttırmadan her cihaza sadece çok fazla koruma entegre edilebilir.
sherrellbc

Yanıtlar:


7

USB'yi bir anlığına unutun, çünkü bu cihazlar USB'den çok daha fazla uygulamada kullanışlıdır. İlk olarak, ilk iki örneğinizdeki diyotlar genellikle jenerik sinyal veya zener diyotları olmazdı. Genellikle amaca uygun tasarlanmış geçici gerilim baskılayıcı (TVS) diyotlardır.

TVS diyotları tüm farklı tatlarda gelir, ancak üç temel parametre vardır. İlk olarak, maksimum ters durma gerilimi. Bu çalışma voltajıdır. USB için, 5V'a çok yakın olmak isteyeceksiniz. Bakmak isteyeceğiniz bir sonraki şey kenetleme voltajıdır. Yine, USB için yaklaşık 5V. Genellikle, sıkıştırma gerilimi ters durma gerilimine yaklaştıkça kaçak akım önemli ölçüde yükselir. Başvurunuzda önemli olması durumunda bunun farkında olun. Son anahtar parametresi en yüksek ters akımdır. Test edeceğiniz standardı karşılayabildiğinden emin olun.

TVS diyotlarını yüksek hızlı sinyal hatlarına (USB, HDMI, Ethernet vb.) Yerleştirirken dikkat edilmesi gereken bir şey daha var. TVS diyotunun düşük kapasitans olduğundan emin olun. Bu amaç için çok sayıda diyot ve dizi vardır ve 0.2pF civarında kapasiteleri olacaktır.

Burada USB'den bahsettiğimiz için doğrudan ikinci örneğinize atlayacağım. Gösterilen şema, diyotlar 5V civarında kenetleniyorsa ve TVS diyotlarını deniyorsa uygun olacaktır. Düzenli zener diyotları ESD koruması için yeterince hızlı değildir.

Son örneğinizde, üst düğümün Vbus'a bağlı olup olmadığını sorguluyorsunuz ve cihaz veri sayfasına göre değil. Sinyal hatlarının herhangi birinde pozitif bir ESD olayı meydana gelirse, TVS bunu sıkıştırır. Vbus TVS, güç rayı için daha yüksek bir sıkıştırma gerilimine sahiptir.


7

Sen sordun,

Again, if all of this is mounted on a PCB, why might a sudden static discharge occur
and where might it originate?

Potansiyel problem, USB konektöründen gelen PCB dışından kaynaklanan ESD (Elektrostatik Deşarj). Bir kullanıcı bir ürünü halı veya başka bir ESD jeneratörü üzerinde taşıyor olabilir ve USB konektörüne parmağıyla dokunabilir. USB konektörüne takılı bir kablo olsa bile, kablonun diğer ucundaki konektöre dokunup USB'den geçebilirler.

Bu sadece USB konektörleri için değil, üründen çıkan tüm konektörler için de geçerlidir - hatta güç girişi.

Satılık bir ürün tasarladığımızda ve EMI / EMC (Elektromanyetik Parazit ve Uyumluluk) için test ettiğimizde, test evi her bir konektöre kısa 8.000V (8kV) düşük akım yükselmesi enjekte eder ve daha sonra cihazın hala düzgün çalışıyor. Şemalarınızda gösterilen cihazlar, bu seviyedeki veya daha yüksek deşarjlara karşı korumak için tasarlanmıştır. ESD koruması olmadan, cihaz muhtemelen bu testi geçemez.

Neden bir test laboratuvarında binlerce dolara mal olabilen UL sertifikası alınsın? Yasal bir gereklilik mi? Hayır, ancak Walmart gibi bir çok perakendeci, UL etiketine sahip olmadıkça elektronik ürünler taşımamaktadır. Avrupa'da eşdeğer CE işaretidir.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.