Меню

Usb защита от перегрузки по напряжению

Защита USB-устройств от статики. Чипы TPD2E001, USB6B1, STF202-22T1G

Многие производители предлагают готовые решения защиты от ESD, например чипы TPD2E001 (Texas Instruments), USB6B1 (STMicroelectronics), STF202-22T1G (ON Semiconductors). См. даташиты внизу.

Схемотехника таких микросхем обычно представляет собой два варианта — стабилитрон и две пары диодов или более сложная схема с резисторами и конденсаторами. Второй вариант, кстати, уже содержит два резистора по 22 Ома, необходимых для согласования линий и резистор 1,5 кОм, определяющий скорость работы USB (LowSpeed/FullSpeed).

Отдельный стабилитрон защищает линию питания +3.3 V, хотя рекомендуется защищать в первую очередь входное питание +5 V USB. Для защиты входного питания можно поставить ещё один защитный стабилитрон на 5.6 V, подключенный параллельно питанию. Или использовать защитный диод между питанием 3.3 V и 5 V.
Для второго варианта я встречал решения, где резистор 1,5 кОм выведен на отдельную ногу микросхемы и не подключен к защитному стабилитрону, что позволяет подключать этот стабилитрон к шине 5 V, а не 3,3 V.

Характеристики защитных компонентов весьма внушительные, вот например предельные значения для сборки USB6B1:
VPP Peak pulse voltage:
IEC61000-4-2 contact discharge — 8 kV
IEC61000-4-2 air discharge — 15 kV
MIL STD883C-Method 30 15-6 — 4 kV
Peak pulse power 8/20 µs — 500 W
Peak pulse current 8/20 µs — 25A
Peak pulse current 2/10 µs — 40A

Применять эти микросхемы защиты в конкретных схемах достаточно просто. Они ставятся в разрыв между USB-разъёмом и самой схемой, к которой и подключаются шины питания и сигналы D+ и D-.
Для примера привожу часть принципиальной схемы (ЦАП на микросхеме PCM2704) соответственно без защиты, с защитой первый вариант, с защитой второй вариант:

Какой вариант предпочтительнее — выбирайте сами, в том числе исходя из доступности такого рода микросхем. Обращайте внимание на скорость передачи данных. Для высокоскоростных режимов USB2.0 и USB3.0 второй вариант не всегда годится из-за большой емкости фильтров сигнальных цепей.

Даташиты

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

? Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

? Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Источник

Как защитить технику от перепадов напряжения

Как защитить технику от перепадов напряжения

Аватар пользователя

Содержание

Содержание

Внезапные перепады напряжения грозят плачевными последствиями для бытовой техники: выход из строя без надежды на ремонт. А для загородного дома в период летних гроз эта проблема становится наиболее актуальной. Почему происходят перепады и чем они опасны для техники? Как надежно защититься от скачков напряжения?

Чем опасны перепады напряжения

Перепад напряжения может быть вызван одновременным отключением нескольких мощных устройств, аварией на электросетях, нестабильной работой подстанции из-за перегрузки, эксплуатацией сварочного аппарата, низким качеством материалов электропроводки или ее монтажа. Нередко к существенному скачку напряжения приводит и удар молнии по линии электропередач.

Читайте также:  Виды законов регулирования напряжения

Большинство перепадов незначительны и остаются незамеченными нами, но не техникой. Любой скачок, из-за которого напряжение в сети становится выше 250 Вольт, снижает срок службы подключенных устройств или дестабилизирует их работу. Даже несущественные отклонения на 5-10 %, происходящие регулярно, приводят к сбоям в управляющих блоках, сбросу настроек, возникновению помех. Перепады на 10-25 % сокращают срок службы приборов почти вдвое. А скачки напряжения до 300 Вольт выводят из строя блоки питания, управляющие и сенсорные панели, электродвигатели, сетевое оборудование.

В большинстве многоквартирных домов качество электропроводки оставляет желать лучшего, они не выдерживают нагрузки, ведь в каждой квартире одновременно работают десятки приборов. Безусловно, лучше поменять в квартире проводку, чтобы минимизировать вероятность перепадов и не довести до пожара. Но даже если нет такой возможности, обезопасить себя и родных можно.

Сетевые фильтры

Так называемый сетевой фильтр — это зачастую просто разветвитель/удлиннитель, защитные функции у которого либо фактически отсутствуют, либо являются минимальными и способны защитить только от перегрузки или короткого замыкания.

Однако среди «обманок» прячутся и настоящие сетевые фильтры, которые с помощью LC-контура фильтруют высокочастотные помехи в сети. Стоимость таких устройств, естественно, выше, но для некоторых видов техники наличие полноценной фильтрации необходимо. У приборов с LC-контуром есть характеристика «Подавление электромагнитных / радиочастотных шумов». Если вам нужен такой вариант, обращайте на нее внимание.

Стабилизаторы напряжения

Если подаваемое напряжение в сети не соответствует заданным нормам, стабилизатор нормализует его. К тому же стабилизатор повторяет функции хорошего сетевого фильтра: защита от короткого замыкания, от перенапряжения и высоковольтных импульсов, а также фильтрация помех. Маломощные стабилизаторы можно устанавливать для отдельного электроприбора, например, для холодильника, так как этот прибор наиболее болезненно реагирует на скачки напряжения. Супермощные стабилизаторы устанавливаются для всей сети, такие модели наиболее полезны для загородных домов или в районах, где с напряжением постоянные проблемы.

В сетях 220 Вольт используются однофазные стабилизаторы, в сетях 380 Вольт — три однофазных либо один трехфазный. Хороший стабилизатор хоть и стоит в разы дороже сетевого фильтра, однако он реально защищает технику от серьезных перепадов напряжения и обеспечивает стабильную работу.

Источники бесперебойного питания (ИБП)

ИБП объединяет в себе функции сетевого фильтра и стабилизатора (кроме резервного типа), но помимо этого позволяет технике работать еще какое-то время после отключения электропитания. Бесперебойники бывают трех типов: резервные, интерактивные и с двойным преобразованием.

Резервный вариант — самое простое и дешевое решение. Он пропускает ток через LC-контур, как в хороших сетевых фильтрах, а если необходимое напряжение отсутствует, осуществляется переключение на аккумуляторы. К недостаткам резервных бесперебойников можно отнести задержку при переключении на батареи (5 – 15 миллисекунд).

Интерактивные ИБП оснащены ступенчатым стабилизатором, позволяющим поддерживать надлежащее напряжение на выходе без использования батарей, что увеличивает срок их службы. Такие источники бесперебойного питания годятся для ПК и значительной части бытовой техники.

Бесперебойникис двойным преобразованиемпреобразуют полученный переменный ток в постоянный, а на выходе подают снова переменный с необходимым напряжением. Аккумуляторные батареи при этом все время подключены к сети, переключение не производится. ИБП данного типа отличаются более высокой стоимостью, в то же время создают больший шум при эксплуатации и сильнее нагреваются. Применяются в основном для требовательного к надежности питания оборудования: серверов, медицинское оборудования.

Читайте также:  Напряжение источника питания от чего зависит

Реле напряжения

Реле напряжения, также называемые реле-прерывателями, производят размыкание электрических цепей при перепадах напряжения. После отключения питания реле через небольшие временные интервалы проверяет состояние напряжения, и при нормальных значениях возобновляет подачу тока.

Некоторые модели оснащения регуляторами, позволяющие настраивать реле под разные приборы, устанавливая верхний и нижний предел перепадов для отключения, а также время последующей активации. Существуют модели реле-прерывателей как для монтирования в электрощиток, так и для отдельной установки в розетку.

Источник



Как избежать повреждения USB-порта —

Статьи

При оказании услуг мы гарантируем соблюдение профессиональных и этических норм принятых в профессиональном сообществе.

Как избежать повреждения USB-порта

Как избежать повреждения USB-порта

USB Порт

Часто производители ноутбуков, а затем и продавцы, реализующие эти изделия, дают приличную гарантию на предлагаемое «железо» с одной лишь оговоркой: гарантия не распространяется на USB-порты. Почему? Надо полагать, потому, что это самое уязвимое место компьютера, и неопытные пользователи, которых большинство, в результате неправильной эксплуатации интерфейса USB, могут легко его повредить. Конечно, разработчики борются с этой проблемой и в разных моделях ноутбуков применяют различные защитные меры. Но, пока проблема окончательно не решилась и чтобы избежать неприятностей, пользователям рекомендуется придерживаться определенных правил. То же самое относится и к стационарным компьютерам.

Все неудачи использования USB-порта можно разделить на программные и аппаратные, то есть физические. Программные отказы устраняются легче. По крайней мере, они не потребуют материальных затрат, хотя могут занять достаточное время. В данном случае, может потребоваться обновление или подбор драйвера, настройка BIOS, а в трудных случаях – переустановка операционной системы. Физические неисправности потребуют разборку компьютера, поиск и замену перегоревших деталей, и самое неприятное – замену дорогостоящей микросхемы-контроллера, с чем может справиться только специалист сервисного центра.

Энергетические параметры USB

Самым распространенным вариантом на сегодняшний день являются встроенные в компьютерную технику разъемы USB 2.0. Реже попадаются версии USB 1.1, с которых и началось широкое внедрение этого типа интерфейса в конце прошлого века. Более совершенный USB 2.0 начал применяться с 2000 года, начиная с 2008 года, увидел свет USB 3.0. Рассмотрим только энергетические параметры распространенных портов.

Порт USB версии 2.0, как и более новой версии 3.0, имеет специальные контакты, на которые выведено напряжение 5 В. Это напряжение обычно используется для питания подключаемых к компьютеру внешних устройств, управляемых через порт, а также как источник питания постоянного тока. Такой источник может питать USB-фонарик, небольшую аудиосистему или служить для зарядки аккумулятора мобильного телефона.

Однако энергетические возможности порта не безграничны. Стандартное значение тока, который он может обеспечить, составляет следующую величину. Для порта USB 2.0 выходной ток не может превышать значения 500 мА, для версии USB 3.0 – 900 мА. Когда возникает небольшая перегрузка, это приводит к просадке напряжения, что может вызвать сбой в работе подключаемого устройства. Если перегрузка увеличивается, напряжение уменьшается еще больше. При этом о работе устройства уже говорить не приходится, а сам порт может выйти из строя в результате сильного перегрева элементов схемы. Тем более, непоправимый вред может нанести короткое замыкание шин питания, которое вызовет перегорание защитных элементов порта.

Читайте также:  Виды трансформаторов напряжения 220

Что и как подключают к разъему USB 2.0

В каждом компьютере может быть установлено от 2 до 6 портов USB, а по спецзаказу и того больше. Все, что подключается к каждому из них, не должно потреблять ток более чем 500 мА. Этим гарантируется нормальная работа устройств и сохранение работоспособности самого порта. Маломощные и исправные нагрузки, вроде флешек, мыши, клавиатуры или web-камеры, не могут причинить интерфейсу вреда. К мощным нагрузкам следует относиться со вниманием.

Примером мощной нагрузки может служить внешний жесткий диск и другие устройства с потребляемым током 500 и более миллиампер. Часто такие девайсы снабжаются двумя разъемами, соединенными параллельно, чтобы использовать для их подключения два разных порта USB 2.0. Нагрузочная способность данного способа питания увеличится до 1000 мА. Иногда внешнее устройство имеет собственный источник питания, тогда электрическая энергия порта не расходуется вовсе, и он будет функционировать в облегченном режиме.

Все, о чем говорилось здесь относительно порта USB 2.0, справедливо и для его варианта 3.0 с той лишь разницей, что вместо максимального нагрузочного тока 500 мА, он имеет ограничение в 900 мА.

Ошибки при подключении мощных нагрузок

Одна из ошибок заключается в следующем. Допустим, подключаемое устройство (внешний жесткий диск) имеет два спаренных разъема USB. Один из них основной, имеющий линию питания и линию данных, другой – дополнительный, снабженный только проводниками для питания. Часто потребитель, по неопытности или забывчивости, может задействовать только один основной разъем, оставив дополнительный разъем неподключенным. Если устройство потребляет ток 800 мА, то оно перегрузит порт USB 2.0, отчего он выйдет из строя.

Похожая ситуация может возникнуть, когда пользователь использует пассивный разветвитель интерфейса USB – приспособления, увеличивающего количество гнезд USB. Такое приспособление рассчитано на подключение соответствующего количества маломощных нагрузок и никак не может увеличить максимальный ток исходного порта. Если потребитель этого не понял и посредством мощных нагрузок допустил перегрузку, то следует ожидать неприятностей.

Последствия выхода из строя порта от перегрузки

Чтобы перегрузка или короткое замыкание питающей шины порта USB не привели к более серьезной поломке компьютера, разработчики встраивают специальные средства защиты. Например, плавкий предохранитель, ограничивающий ток резистор, самовосстанавливающийся предохранитель. В каждом случае последствия могут быть разными.

Если сгорает плавкий предохранитель, то питающие шины порта отключаются, и он становиться неработоспособным. При перегрузке ограничивающего резистора (как правило, это чип SMD), он сильно разогревается, часть его резистивного слоя сгорает, отчего сопротивление увеличивается, следовательно, нагрузочный ток еще более уменьшается. Такой «поджаренный» порт сможет функционировать только с маломощными нагрузками.

Если в схему встроен самовосстанавливающийся предохранитель, то после снятия чрезмерной нагрузки работоспособность порта будет автоматически восстановлена. В иных случаях потребуется разборка компьютера и замена элементов, вышедших из строя.

Напомним, что специалисты «Serty-Service» готовы помочь

если у вас возникли проблемы с USB устройствами.

Источник