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

Zabezpieczenie USB

Ro艣nie znaczenie i popularno艣膰 interfejsu USB, a co za tym idzie, coraz istotniejsze jest zapewnienie odpowiedniego zabezpieczenia. Zapraszamy do lektury artyku艂u technicznego na ten temat.
Popularno艣膰 USB idzie w parze z pojawiaj膮cymi si臋 tu czasem problemami ze zrywaniem po艂膮czenia, problemami z zabezpieczaniem tego interfejsu przed wy艂adowaniami ESD oraz presj膮 na coraz wi臋ksze przepustowo艣ci.
Natomiast ch臋膰 wykorzystania USB coraz szerzej jako g艂贸wnego interfejsu komunikacyjnego w aplikacjach przemys艂owych powoduje, 偶e musi by膰 on w przemy艣lany i kompleksowy spos贸b zaprojektowany.

Przyk艂adowym sposobem zabezpieczenia cz臋sto obecnie u偶ywanego standardu USB 2.0 jest spos贸b pokazany na poni偶szym schemacie:



Cewki skompensowane i kondensatory:

Do zabezpieczenia linii danych przed zak艂贸ceniami zastosowane zosta艂y miniaturowe cewki skompensowane w polaczeniu z kondensatorami (w powy偶szym rozwi膮zaniu cz臋sto z zakresu 10-47pF/X7R/50V) tworz膮ce dobre zabezpieczenie zar贸wno przeciwko zak艂贸ceniom typu wsp贸lnego jak i r贸偶nicowego. W celu t艂umienia zak艂贸ce艅 w interfejsach tego typu stworzona zosta艂a seria WE-CNSW, dla wersji interfejsu 2.0 najbardziej optymaln膮 jest tu cewka o impedancji rz臋du 90 Ohm@100MHz, natomiast je偶eli zamierzamy chroni膰 interfejs USB 3.0 powinno u偶y膰 si臋 wersji o nieco ni偶szych impedancjach rz臋du 60-67 Ohm@100MHz by zachowa膰 integralno艣膰 sygna艂u.

Koraliki ferrytowe:

By nie napotka膰 problem贸w w czasie bada艅 EMC warto tez zabezpieczy膰 linie zasilania. Przed propagacj膮 zak艂贸ce艅 optymalny b臋dzie tu koralik ferrytowy o impedancji rz臋du 600Ohm @100MHz i odpowiedniej wydajno艣ci pr膮dowej.

Diody TVS:

Wa偶nym elementem zabezpieczenia interfejsu USB jest te偶 zabezpieczenie przed wy艂adowaniami ESD, spe艂niaj膮ce wymagania EN 61000-4-2, czyli:
-8kV przy wy艂adowaniach kontaktowych
-15 kV przy wy艂adowaniach powietrznych

Wa偶ne jest by u偶ywaj膮c odpowiedniej matrycy diod TVS dopasowa膰 wewn臋trzn膮 pojemno艣膰 z艂膮cza diod do szybko艣ci interfejsu. Dla standardu USB 2.0 optymalne b臋d膮 wersje z C<=3pF natomiast dla USB 3.0 nale偶y ta pojemno艣膰 zredukowa膰 do poziomu 0.1-0.2pF by diody te sta艂y si臋 niemal niewidoczne dla linii sygna艂owych.

W眉rth Elektronik oferuje dla swoich klient贸w zar贸wno rozwi膮zania zintegrowanych matryc diod TVS w uk艂adzie klasycznym (SOT23-5L, SOT23-6L, SOT143-4L), w uk艂adzie tzw. 鈥瀎low thru design” u艂atwiaj膮cym projektowanie przez wyr贸wnanie d艂ugo艣ci wyprowadze艅 dla ka偶dej linii sygna艂owej, jak tez rozwi膮zania dyskretne w rozmiarach 0402/0603/0805 dla r贸偶norodnej ilo艣ci port贸w oraz szybko艣ci interfejsu.

Warystory SMD:

Je偶eli obawiamy pojawienia si臋 na linii zasilania nara偶e艅 szybkozmiennych, tzw. burst, konieczne b臋dzie zabezpieczenie z wykorzystaniem z rozwi膮za艅 dyskretnych w tym warystor贸w SMD zapewniaj膮cych nam bezpiecze艅stwo zgodnie z norm膮: EN 61000-4-4. Mo偶emy wtedy wykorzysta膰 nast臋puj膮ce rozwi膮zanie:



Szybkie dyskretne diody typu WE-VE lub WE-VE ULC o niskiej pojemno艣ci wewn臋trznej w dalszym ci膮gu zapewniaj膮 tu zabezpieczenie przeciwko ESD (zgodnie z EN61000-4-2) nie maj膮c du偶ego wp艂ywu na kszta艂t sygna艂u.

Gotowe rozwi膮zania:

Ciekaw膮 opcj膮 oferowan膮 klientom korzystaj膮cym z interfejsu USB 2.0 , kt贸rzy napotkali w swoim projekcie problemy z utrzymaniem poprawnej komunikacji jest mo偶liwo艣膰 zastosowania kompatybilnego z og贸lnie przyj臋tym standardem wyprowadze艅 z艂膮cz USB rozwi膮zania ze zintegrowanym wewn臋trznie filtrem: WE-WPLE.

Rozwi膮zanie to spe艂nia wszelkie wymagania stawiane aplikacjom z interfejsem USB, takie jak np:
  • praca zgodna z szybko艣ci膮 USB 2.0 “High Speed” do 480 Mbit/s,
  • wbudowana cewka skompensowana t艂umi膮ca zak艂贸cenia typu wsp贸lnego
  • wbudowane kondensatory i koraliki ferrytowe zapewniaj膮ce t艂umienie zak艂贸ce艅 typu r贸偶nicowego
  • zabezpieczenie ESD zar贸wno linii danych jaki linii zasilania spe艂niaj膮ce poni偶sze wymagania:
    IEC 61000-4-2 (ESD) 卤15 kV (powietrze), 卤8 kV (kontakt)
    IEC 61000-4-4 (EFT) (5/50 ns) 20 A (I/O), 40 A VDD
    IEC 61000-4-5 (O艣wietlenie) 6 A (8/20 碌s)
  • ultra niska pojemno艣膰 wewn臋trzna: 2 pF (typowo).

Autorem artyku艂u jest Piotr Gierwiatowski, FAE In偶ynier Aplikacyjny Elementy Pasywne, 漏 W眉rth Elektronik Polska.

12 i 13 maja w Rzeszowie i Gliwicach odb臋d膮 si臋 seminaria firmy W眉rth Elektronik zwi膮zane z szeroko poj臋t膮 kompatybilno艣ci膮 elektromagnetyczn膮. Evertiq.pl jest patronem medialnym tych wydarze艅.

---

W眉rth Elektronik jest najwi臋kszym europejskim producentem element贸w pasywnych jak te偶 element贸w maj膮cych zapewni膰 kompatybilno艣膰 elektromagnetyczn膮 oraz poprawno艣膰 funkcjonowania interfejs贸w szeregowych, w tym szczeg贸lna uwaga jest po艣wi臋cona popularnemu interfejsowi USB. Interfejs ten, poprawnie zabezpieczony jest szeroko stosowany, nie tylko w aplikacjach konsumenckich, lecz r贸wnie偶 w przemy艣le, a nawet w aplikacjach medycznych oraz w przemy艣le automotive.
reklama
reklama
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
January 11 2019 20:28 V11.10.27-1