reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© janaka dharmasena dreamstime.com_technical Przemysł elektroniczny | 28 kwietnia 2015

Zabezpieczenie USB

Rośnie znaczenie i popularność interfejsu USB, a co za tym idzie, coraz istotniejsze jest zapewnienie odpowiedniego zabezpieczenia. Zapraszamy do lektury artykułu technicznego na ten temat.
Popularność USB idzie w parze z pojawiającymi się tu czasem problemami ze zrywaniem połączenia, problemami z zabezpieczaniem tego interfejsu przed wyładowaniami ESD oraz presją na coraz większe przepustowości.
Natomiast chęć wykorzystania USB coraz szerzej jako głównego interfejsu komunikacyjnego w aplikacjach przemysłowych powoduje, że musi być on w przemyślany i kompleksowy sposób zaprojektowany.

Przykładowym sposobem zabezpieczenia często obecnie używanego standardu USB 2.0 jest sposób pokazany na poniższym schemacie:



Cewki skompensowane i kondensatory:

Do zabezpieczenia linii danych przed zakłóceniami zastosowane zostały miniaturowe cewki skompensowane w polaczeniu z kondensatorami (w powyższym rozwiązaniu często z zakresu 10-47pF/X7R/50V) tworzące dobre zabezpieczenie zarówno przeciwko zakłóceniom typu wspólnego jak i różnicowego. W celu tłumienia zakłóceń w interfejsach tego typu stworzona została seria WE-CNSW, dla wersji interfejsu 2.0 najbardziej optymalną jest tu cewka o impedancji rzędu 90 Ohm@100MHz, natomiast jeżeli zamierzamy chronić interfejs USB 3.0 powinno użyć się wersji o nieco niższych impedancjach rzędu 60-67 Ohm@100MHz by zachować integralność sygnału.

Koraliki ferrytowe:

By nie napotkać problemów w czasie badań EMC warto tez zabezpieczyć linie zasilania. Przed propagacją zakłóceń optymalny będzie tu koralik ferrytowy o impedancji rzędu 600Ohm @100MHz i odpowiedniej wydajności prądowej.

Diody TVS:

Ważnym elementem zabezpieczenia interfejsu USB jest też zabezpieczenie przed wyładowaniami ESD, spełniające wymagania EN 61000-4-2, czyli:
-8kV przy wyładowaniach kontaktowych
-15 kV przy wyładowaniach powietrznych

Ważne jest by używając odpowiedniej matrycy diod TVS dopasować wewnętrzną pojemność złącza diod do szybkości interfejsu. Dla standardu USB 2.0 optymalne będą wersje z C<=3pF natomiast dla USB 3.0 należy ta pojemność zredukować do poziomu 0.1-0.2pF by diody te stały się niemal niewidoczne dla linii sygnałowych.

Würth Elektronik oferuje dla swoich klientów zarówno rozwiązania zintegrowanych matryc diod TVS w układzie klasycznym (SOT23-5L, SOT23-6L, SOT143-4L), w układzie tzw. „flow thru design” ułatwiającym projektowanie przez wyrównanie długości wyprowadzeń dla każdej linii sygnałowej, jak tez rozwiązania dyskretne w rozmiarach 0402/0603/0805 dla różnorodnej ilości portów oraz szybkości interfejsu.

Warystory SMD:

Jeżeli obawiamy pojawienia się na linii zasilania narażeń szybkozmiennych, tzw. burst, konieczne będzie zabezpieczenie z wykorzystaniem z rozwiązań dyskretnych w tym warystorów SMD zapewniających nam bezpieczeństwo zgodnie z normą: EN 61000-4-4. Możemy wtedy wykorzystać następujące rozwiązanie:



Szybkie dyskretne diody typu WE-VE lub WE-VE ULC o niskiej pojemności wewnętrznej w dalszym ciągu zapewniają tu zabezpieczenie przeciwko ESD (zgodnie z EN61000-4-2) nie mając dużego wpływu na kształt sygnału.

Gotowe rozwiązania:

Ciekawą opcją oferowaną klientom korzystającym z interfejsu USB 2.0 , którzy napotkali w swoim projekcie problemy z utrzymaniem poprawnej komunikacji jest możliwość zastosowania kompatybilnego z ogólnie przyjętym standardem wyprowadzeń złącz USB rozwiązania ze zintegrowanym wewnętrznie filtrem: WE-WPLE.

Rozwiązanie to spełnia wszelkie wymagania stawiane aplikacjom z interfejsem USB, takie jak np:
  • praca zgodna z szybkością USB 2.0 “High Speed” do 480 Mbit/s,
  • wbudowana cewka skompensowana tłumiąca zakłócenia typu wspólnego
  • wbudowane kondensatory i koraliki ferrytowe zapewniające tłumienie zakłóceń typu różnicowego
  • zabezpieczenie ESD zarówno linii danych jaki linii zasilania spełniające poniższe wymagania:
    IEC 61000-4-2 (ESD) ±15 kV (powietrze), ±8 kV (kontakt)
    IEC 61000-4-4 (EFT) (5/50 ns) 20 A (I/O), 40 A VDD
    IEC 61000-4-5 (Oświetlenie) 6 A (8/20 µs)
  • ultra niska pojemność wewnętrzna: 2 pF (typowo).

Autorem artykułu jest Piotr Gierwiatowski, FAE Inżynier Aplikacyjny Elementy Pasywne, © Würth Elektronik Polska.

12 i 13 maja w Rzeszowie i Gliwicach odbędą się seminaria firmy Würth Elektronik związane z szeroko pojętą kompatybilnością elektromagnetyczną. Evertiq.pl jest patronem medialnym tych wydarzeń.

---

Würth Elektronik jest największym europejskim producentem elementów pasywnych jak też elementów mających zapewnić kompatybilność elektromagnetyczną oraz poprawność funkcjonowania interfejsów szeregowych, w tym szczególna uwaga jest poświęcona popularnemu interfejsowi USB. Interfejs ten, poprawnie zabezpieczony jest szeroko stosowany, nie tylko w aplikacjach konsumenckich, lecz również w przemyśle, a nawet w aplikacjach medycznych oraz w przemyśle automotive.

Komentarze

Zauważ proszę, że komentarze krytyczne są jak najbardziej pożądane, zachęcamy do ich zamieszczania i dalszej dyskusji. Jednak komentarze obraźliwe, rasistowskie czy homofobiczne nie są przez nas akceptowane. Tego typu komentarze będą przez nas usuwane.
reklama
reklama
reklama
reklama
Załaduj więcej newsów
November 29 2016 16:13 V7.6.2-2