Quali misure devo prendere per proteggere le porte USB del mio PC durante lo sviluppo di un dispositivo USB?

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Inizierò a sviluppare un dispositivo USB 1.1 utilizzando un microcontrollore PIC. Terrò una delle porte USB del mio PC collegata a una breadboard durante questo processo. Non voglio distruggere la porta USB del mio PC con un corto circuito o collegando accidentalmente le linee dati o una linea elettrica. $\pm$

Come posso proteggere le porte USB? Una porta USB standard ha una protezione da cortocircuito integrata? Devo collegare diodi, resistori, fusibili su / attraverso / attraverso alcuni pin?

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usb protection

— hkBattousai
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L'uso di un fusibile ripristinabile sul VCC sarebbe un buon inizio, supponendo che tu l'abbia valutato correttamente. Tuttavia, non posso parlare di come funzionerebbero su una linea dati.

— Polinomio

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Le linee di dati avrebbero bisogno di almeno un'optoisolazione TVS, o meglio ancora.

— Ignacio Vazquez-Abrams,

Penso che le moderne schede madri siano in qualche modo tolleranti. Quando armeggiavo con un AVR, ho accidentalmente collegato GND a VCC e oltre al dispositivo che era disconnesso dal sistema (cioè Windows riproduceva il suono "dispositivo disconnesso") non è successo nulla. Vale la pena notare che non si trattava di una connessione USB diretta . VCC è arrivato attraverso il cavo ISP (che l'ha ottenuto da USB) e GND è arrivato attraverso un cavo seriale USB =>.

— ThiefMaster il

@ThiefMaster "un po '" - non mi fiderei ancora. Ho fritto una scheda nuova (disabilitando la metà delle porte USB) nel processo di collegamento di un connettore MicroUSB3 standard - in qualche modo deve aver accidentalmente messo in cortocircuito alcuni pin. Il punto è che è ancora abbastanza facile danneggiarlo.

— Bob,

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Non fidarti in nessun caso della scheda madre per proteggerti. Riesco a far esplodere la mia scheda madre, la tastiera, il mouse e alcune altre periferiche USB quando metto 24v sulla guida a 5V ....

— CurtisHx

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Questo per espandere il suggerimento di Leon di utilizzare un hub.

Gli hub USB non sono tutti uguali. Ufficiosamente, ci sono diversi "gradi":

Hub economici. Questi costi sono ottimizzati al punto da non aderire più alle specifiche USB. Spesso, le linee + 5V delle porte a valle sono cablate direttamente al computer. Nessun interruttore di protezione. Forse un polifuso, se fortunato.
modifica: ecco un thread in cui l'OP è complaninig che un hub USB progettato in modo errato sta alimentando il suo PC.
Hub decenti. Il downstream + 5V è collegato tramite un interruttore con protezione da sovracorrente. La protezione ESD è generalmente presente.
Mozzi industriali. Di solito esiste una rispettabile protezione da sovratensione sotto forma di TVS e fusibili ripristinabili.
Mozzi isolati. C'è un effettivo isolamento galvanico tra la porta a monte e le porte a valle. Il grado di isolamento tende da 2kV a 5kV. Gli hub isolati vengono utilizzati quando una tensione molto alta può provenire da una porta a valle (ad es. Rete CA, defibrillatore, EMF posteriore da un motore di grandi dimensioni). I mozzi isolati sono anche usati per rompere i loop di terra in condizioni di vaniglia.

Cosa usare dipende dal tipo di minaccia che ti aspetti.

Se sei preoccupato per i cortocircuiti tra alimentazione e linee dati, potresti utilizzare un hub decente. Nel peggiore dei casi, il controller hub verrà sacrificato, ma salverà la porta sul laptop.
Se temi che al PC possa arrivare una tensione superiore a + 5V, puoi rinforzare l'hub con una protezione da sovratensione composta da TVS e polifusibile. Tuttavia, sto ancora parlando di tensioni relativamente basse dell'ordine di + 24V.
Se sei preoccupato per tensioni molto elevate, considera un mozzo isolato, tubi di scarico del gas. Prendi in considerazione l'utilizzo di un computer che puoi permetterti di perdere.

— Nick Alexeev
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E se fossimo preoccupati per le altre apparecchiature collegate allo stesso hub? Sarebbe sufficiente un hub industriale?

— user42875

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@ user42875 La risposta è: probabilmente, dipende da un hub specifico e dal livello di minaccia atteso. Dovresti guardare le specifiche del tuo particolare hub industriale.

— Nick Alexeev

@NickAlexeev ok, ma come fai concretamente a fare la differenza su Amazon tra un hub "economico" e "decente"? E perché non usare l'isolatore USB (il costo più basso intorno a $ 10)

— JinSnow

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Usa un hub. Sono abbastanza economici e le tue porte USB saranno perfettamente sicure, qualunque cosa faccia il tuo dispositivo.

— Leon Heller
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Bene, non niente ... quegli hub sono classificati solo per un paio di kV di isolamento;)

— Polinomio

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Se l'hub è passivo, i pin di alimentazione sarebbero collegati direttamente alle linee di alimentazione del PC o offrirebbero comunque un isolamento?

— alexan_e

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@Guido Brutta storia. Quel tuo insegnante non sapeva cosa stesse facendo. I fulmini possono saltare attraverso un hub USB civile come se niente fosse. La corretta protezione contro i fulmini viene eseguita spostando la maggior parte della carica a terra (terra) attraverso i tubi di scarica del gas (GDT) e bloccando la carica rimanente con TVS Zeners.

— Nick Alexeev

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Come qualcuno che lo fa per vivere, qualsiasi hub economico in linea dovrebbe darti una protezione del 100% se la tua scheda madre offre una ragionevole protezione da cortocircuito. Li usiamo sempre, anche quando eseguiamo test ESD da parte nostra (gli zaps 15KV sono piuttosto divertenti) e non ne abbiamo mai fatto saltare uno o portato fuori una porta host.

Le linee dati da un hub economico semplicemente non possono essere fisicamente collegate al PC - ci deve essere un chip hub in mezzo per separare le comunicazioni per le 4 o 7 porte fornite dall'hub. L'USB non è un bus come Ethernet - il collegamento di più porte con il filo semplicemente non funziona poiché troppa segnalazione si basa sui livelli CC. Questo chip hub fornirà una protezione quasi infallibile tra il dispositivo e la porta host sulle linee dati.

Il potere è un problema diverso. Avevo una scheda madre che attualmente limitava la porta USB con un fusibile sulla linea USB 5V - non un polifusibile ripristinabile ma un fusibile di filo di fusione. Un corto involontario ha richiesto un importante intervento chirurgico sulla scheda madre. Il potere è l'area che ha maggiori probabilità di causare problemi. Acquista un buon hub alimentato (diciamo $ 25), usa l'adattatore in dotazione e sei a posto.

Se sei davvero paranoico, USB consente fino a 4 hub tra l'host e il dispositivo. Acquista 4 diversi hub alimentati a basso costo, collegali in linea e provaci.

In bocca al lupo

— Frank Schwab
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Impilare più hub ha un altro vantaggio. Agli albori dell'USB non era insolito vedere dispositivi che non funzionassero bene o che si trovassero a più di un hub dall'host. I test regolari con quattro dovrebbero scuotere molte ipotesi di latenza. Non dimenticare di testare anche il corretto funzionamento anche con meno hub, una volta che sei sicuro della sicurezza operativa.

— RBerteig,

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Come qualcuno che collega anche prototipi di hardware USB ai PC, tieni presente che il software USB instabile può causare l'arresto anomalo del sistema operativo host. Abbiamo problemi con la disabilitazione delle porte USB di Windows (che richiede il riavvio). Inoltre, OSX a volte causerà il panico del kernel a causa di dati USB errati.

— David Poole,

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I dispositivi analogici creano una soluzione a due chip per il tuo problema, forniscono piena potenza e isolamento dei dati per il bus USB fino a 12 Mbps, il che dovrebbe andare bene per le tue esigenze:

http://www.ubasics.com/usb_isolator

Potenza -
Dati ADuM5000 - ADuM4160

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Esistono numerosi kit di valutazione e schede di breakout che ne semplificano l'utilizzo per coloro che non sono a proprio agio con un saldatore.

— Adam Davis
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E come protegge l'USB quando lo costruisce e lo

— testa per

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@Myforwik Userà un hub!

— Ian Boyd il

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Utilizzare un hub wireless. Mi piacerebbe vedere qualcuno creare un dispositivo USB in grado di friggere una scheda madre attraverso l'hub USB wireless ...

— BenjiWiebe
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Ti piacerebbe provare la mia bobina Tesla da 10 kV a una distanza di pochi centimetri?

— Elliott Frisch,

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Certo che vorrebbe vederlo, chi no? :)

— Paul Becotte il

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@PaulBecotte I sottoscrittori di UL. ;)

— Elliott Frisch il

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@BenjiWiebe Fammi solo incollare a caldo un cavo USB prima ...

— Elliott Frisch il

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Bobina Spark gap con trasformatore per insegne al neon ; è stato un divertente progetto per il fine settimana.

— Elliott Frisch il

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L'uso di un hub (autoalimentato) è una buona idea. Inoltre, è possibile utilizzare una scheda aggiuntiva USB nel PC anziché le porte USB integrate del sistema, che offrirebbe ulteriore protezione.

— John
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Se il dispositivo che stai eseguendo funziona con la potenza della porta USB, un semplice hub lo farà. Se il dispositivo utilizza un alimentatore esterno, utilizzare l'isolamento. Ne parlo per esperienza. Una delle mie porte USB del mio macbook pro è fritta a causa di un groundloop con una scheda arduino alimentata esternamente. Uno degli altri anwser ha una buona soluzione per l'isolamento USB a basso costo.

— Jelbert
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