在开发 USB 设备的过程中,我应该采取哪些措施来保护我的 PC 的 USB 端口?

电器工程 USB 保护
2022-01-14 22:22:37

我将开始使用 PIC 微控制器开发 USB 1.1 设备。在此过程中,我将保持我 PC 的一个 USB 端口连接到面包板。我不想因短路或将数据线彼此或电源线意外连接而损坏我的 PC 的 USB 端口。±

如何保护 USB 端口?标准 USB 端口是否具有内置短路保护功能?我应该在某些引脚上/通过/跨接二极管、电阻器、保险丝吗?

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4个回答

这是对 Leon 使用集线器的建议的扩展。

USB 集线器并非都是一样的。非正式地,有几个“等级”:

  1. 廉价的枢纽。 这些都经过成本优化,不再符合 USB 规范。通常,下游端口的 +5V 线直接连接到计算机。无保护开关。如果幸运的话,也许是一个 polyfuse。
    编辑: 这是一个线程,其中 OP 抱怨设计不当的 USB 集线器正在回馈他的 PC。
  2. 体面的枢纽。 下游+5V 通过具有过流保护的开关连接。ESD保护通常存在。
  3. 工业中心。 TVS 和可复位保险丝通常具有可观的过压保护。
  4. 孤立的集线器。 上游端口和下游端口之间存在实际的电流隔离。隔离额定值往往为 2kV 至 5kV。当下游端口(例如交流电源、除颤器、大型电机的反电动势)可能会产生非常高的电压时,使用隔离集线器。隔离集线器也用于在普通条件下断开接地回路。

使用什么取决于您预期的威胁类型。

  • 如果您担心电源线和数据线之间的短路,您可以使用一个不错的集线器。在最坏的情况下,集线器控制器将被牺牲,但它会保存笔记本电脑上的端口。
  • 如果您担心高于 +5V 的电压会到达 PC,您可以通过 TVS 和 polyfuse 组成的过压保护来强化集线器。但是,我仍然在谈论 +24V 量级的相对较低的电压。
  • 如果您关心真正的高电压,请考虑隔离集线器、气体放电管。考虑使用您可以承受丢失的计算机。

使用集线器。它们非常便宜,无论您的设备做什么,您的 USB 端口都将非常安全。

作为以此为生的人,如果您的主板提供合理的短路保护,任何廉价的在线集线器都应该为您提供 100% 的保护。我们一直在使用它们,即使在对我们的零件进行 ESD 测试时(15KV zaps 非常有趣),并且从未炸毁或取出主机端口。

来自廉价集线器的数据线根本无法物理连接到 PC - 两者之间必须有一个集线器芯片来分离集线器提供的 4 或 7 个端口的通信。USB 不是像以太网那样的总线——用电线连接多个端口根本不起作用,因为太多的信号是基于 DC 电平的。该集线器芯片将在您的设备和数据线上的主机端口之间提供几乎万无一失的保护。

权力是一个不同的问题。我有一块主板,它在 USB 5V 线路上用保险丝限制 USB 端口的电流 - 不是可复位的多保险丝,而是熔丝保险丝。意外短路需要进行大型主板手术。电源是最容易引起问题的领域。购买一个好的有源集线器(例如,价值 25 美元),使用随附的适配器,您就可以开始使用了。

如果您真的很偏执,USB 允许主机和设备之间最多有 4 个集线器。购买 4 个不同的廉价动力集线器,将它们排成一行,然后继续努力。

祝你好运

Analog Devices 为您的问题提供了一个两芯片解决方案,它为高达 12mbps 的 USB 总线提供全功率和数据隔离,这应该可以满足您的需求:

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电源 - ADuM5000
数据 - ADuM4160

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