Tindakan apa yang harus saya ambil untuk melindungi port USB PC saya selama pengembangan perangkat USB?

118

Saya akan mulai mengembangkan perangkat USB 1.1 menggunakan mikrokontroler PIC. Saya akan menjaga salah satu port USB PC saya terhubung ke papan roti selama proses ini. Saya tidak ingin merusak port USB PC saya dengan arus pendek atau menghubungkan jalur data satu sama lain atau saluran listrik secara tidak sengaja.±

Bagaimana saya bisa melindungi port USB? Apakah port USB standar memiliki perlindungan hubung singkat bawaan? Haruskah saya menghubungkan dioda, resistor, sekering pada / melalui / melintasi beberapa pin?

masukkan deskripsi gambar di sini

usb protection hkBattousai
sumber
4
Menggunakan sekering yang dapat disetel ulang pada VCC akan menjadi awal yang baik, dengan anggapan Anda telah memberinya peringkat yang benar. Saya tidak dapat berbicara bagaimana mereka bekerja pada jalur data.
Polinomial
1
Jalur data akan membutuhkan setidaknya TVS, atau bahkan yang lebih baik, optoisolation.
Ignacio Vazquez-Abrams
Saya pikir mainboard modern agak toleran. Ketika bermain-main dengan AVR, saya tidak sengaja menghubungkan GND ke VCC dan selain itu perangkat terputus oleh sistem (yaitu windows memainkan suara "perangkat terputus") tidak ada yang terjadi sama sekali. Mungkin perlu dicatat bahwa itu bukan koneksi usb langsung . VCC datang melalui kabel ISP (yang mendapatkannya dari USB) dan GND datang melalui kabel serial USB =>.
ThiefMaster
@ThiefMaster "agak" - Saya masih tidak akan percaya. Saya telah menggoreng papan baru (menonaktifkan setengah port USB) dalam proses memasukkan konektor MicroUSB3 standar - entah bagaimana, entah bagaimana, entah bagaimana harus menyingkat pin. Intinya, masih cukup mudah rusak.
Bob
2
Jangan, dalam situasi apa pun, percaya motherboard untuk melindungi Anda. Saya berhasil meledakkan motherboard, keyboard, mouse, dan beberapa periferal USB lainnya ketika saya meletakkan 24v pada rel 5V ....
CurtisHx

Jawaban:

83

Ini untuk memperluas saran Leon untuk menggunakan hub.

Hub USB tidak semuanya dibuat sama. Secara tidak resmi, ada beberapa "nilai":

  1. Hub murah. Ini adalah biaya yang dioptimalkan ke titik di mana mereka tidak mematuhi spesifikasi USB lagi. Seringkali, garis + 5V dari port hilir disambungkan langsung ke komputer. Tidak ada sakelar proteksi. Mungkin polyfuse, jika beruntung.
    sunting: Ini adalah utas di mana OP secara konsisten setuju bahwa hub USB yang dirancang secara tidak benar memberi makan kembali PC-nya.
  2. Hub yang layak. Hilir + 5V terhubung melalui sakelar dengan proteksi arus berlebih. Perlindungan ESD biasanya ada.
  3. Hub industri. Biasanya ada perlindungan tegangan lebih terhormat dalam bentuk TVS dan sekering yang dapat disetel ulang.
  4. Hub yang terisolasi. Sebenarnya ada isolasi galvanik antara port hulu dan port hilir. Peringkat isolasi cenderung 2kV hingga 5kV. Hub terisolasi digunakan ketika tegangan sangat tinggi dapat berasal dari port hilir (misalnya AC utama, defibrillator, EMF belakang dari motor besar). Hub yang terisolasi juga digunakan untuk memecahkan ground loop dalam kondisi vanilla.

Apa yang digunakan tergantung pada jenis ancaman yang Anda harapkan.

  • Jika Anda khawatir dengan celana pendek antara saluran listrik dan data, Anda bisa menggunakan hub yang layak. Dalam kasus terburuk, pengontrol hub akan dikorbankan, tetapi itu akan menghemat porta pada laptop.
  • Jika Anda khawatir bahwa tegangan yang lebih tinggi dari + 5V dapat masuk ke PC, Anda dapat membentengi hub dengan perlindungan tegangan lebih yang terdiri dari TVS & polyfuse. Namun, saya masih berbicara tentang tegangan yang relatif rendah pada urutan + 24V.
  • Jika Anda khawatir dengan voltase sangat tinggi, pertimbangkan hub terisolasi, tabung pelepasan gas. Pertimbangkan untuk menggunakan komputer yang bisa Anda hilangkan.
Nick Alexeev
sumber
Bagaimana jika kita khawatir tentang peralatan lain yang terhubung ke hub yang sama? Apakah pusat industri sudah cukup?
user42875
1
@ user42875 Jawabannya adalah: mungkin, itu tergantung pada hub tertentu, dan pada tingkat ancaman yang Anda harapkan. Anda harus melihat spesifikasi pusat industri khusus Anda.
Nick Alexeev
@NickAlexeev ok, tapi bagaimana Anda secara konkret membuat perbedaan di amazon antara hub "murah" dan "layak"? Dan mengapa tidak menggunakan isolator usb (biaya termurah sekitar $ 10)
JinSnow
34

Gunakan hub. Mereka cukup murah, dan port USB Anda akan sangat aman tidak peduli apa perangkat Anda.

Leon Heller
sumber
12
Yah, bukan apa - apa ... hub-hub itu hanya diberi peringkat untuk beberapa kV senilai isolasi;)
Polinomial
4
Jika hub bersifat pasif, pin daya akan terhubung langsung ke kabel daya PC, atau masih menawarkan isolasi daya?
alexan_e
3
@Guido Bad cerita. Guru Anda itu tidak tahu apa yang dia lakukan. Petir dapat melompat melintasi hub USB sipil seperti tidak ada bisnis. Perlindungan petir yang tepat dilakukan dengan memangkas sebagian besar muatan ke tanah (pembumian) melalui tabung pelepasan gas (GDT), dan menjepit muatan yang tersisa dengan TVS Zeners.
Nick Alexeev
19

Sebagai seseorang yang melakukan ini untuk mencari nafkah, hub in-line yang murah harus memberi Anda perlindungan 100% jika motherboard Anda memberikan perlindungan hubung singkat yang wajar. Kami menggunakannya sepanjang waktu, bahkan ketika melakukan pengujian ESD pada bagian kami (15KV zaps cukup menghibur), dan tidak pernah meledakkannya atau mengeluarkan port host.

Jalur data dari hub murah tidak dapat secara fisik terhubung ke PC - harus ada chip hub di antara untuk memisahkan komunikasi untuk 4 atau 7 port yang disediakan hub. USB bukan bus seperti Ethernet - menghubungkan beberapa port dengan kawat tidak berfungsi karena terlalu banyak pensinyalan yang didasarkan pada level DC. Chip hub ini akan memberikan perlindungan yang hampir sempurna antara perangkat Anda dan port host pada saluran Data.

Kekuasaan adalah masalah yang berbeda. Saya punya satu motherboard yang saat ini membatasi port USB dengan sekering pada jalur USB 5V - bukan polyfuse yang dapat direset tetapi sekering kawat leleh. Diperlukan operasi motherboard besar singkat yang tidak diinginkan. Kekuasaan adalah bidang yang paling mungkin menyebabkan masalah. Beli hub bertenaga baik (katakanlah, senilai $ 25), gunakan adaptor yang disediakan, dan Anda siap melakukannya.

Jika Anda benar-benar paranoid, USB mengizinkan hingga 4 hub antara host dan perangkat. Beli 4 hub bertenaga murah berbeda, kaitkan mereka dalam antrean, dan lakukan.

Semoga berhasil

Frank Schwab
sumber
6
Menumpuk banyak hub memiliki keunggulan lain. Pada hari-hari awal USB itu tidak biasa untuk melihat perangkat yang tidak akan berfungsi dengan baik atau sama sekali jika lebih dari satu hub dari host. Pengujian secara teratur dengan empat harus menghilangkan banyak asumsi latensi kecil. Jangan lupa juga menguji operasi yang benar dengan hub yang lebih sedikit juga, setelah Anda yakin akan keselamatan operasional.
RBerteig
5
Sebagai seseorang yang juga menghubungkan prototipe perangkat keras USB ke PC, perlu juga diketahui bahwa perangkat lunak USB yang rapuh dapat merusak OS host. Kami memiliki masalah dengan Windows menonaktifkan port USB (perlu reboot). OSX terkadang panik kernel karena data USB yang buruk.
David Poole
13

Perangkat analog membuat solusi dua chip untuk masalah Anda, ini memberikan daya penuh dan isolasi data untuk bus USB hingga 12mbps, yang seharusnya baik untuk kebutuhan Anda:

http://www.ubasics.com/usb_isolator

Daya -
Data ADuM5000 - ADuM4160

masukkan deskripsi gambar di sini

Ada sejumlah kit evaluasi dan papan breakout yang membuatnya lebih mudah digunakan bagi mereka yang tidak terbiasa dengan besi solder.

Adam Davis
sumber
4
Dan bagaimana dia melindungi USB ketika dia membangun ini dan mengujinya pertama kali ;-)
Myforwik
7
@Myforwik Dia akan menggunakan hub!
Ian Boyd
12

Gunakan hub nirkabel. Saya ingin melihat seseorang membuat perangkat USB yang dapat menggoreng motherboard melalui hub USB nirkabel ...

BenjiWiebe
sumber
2
Apakah Anda ingin mencoba kumparan Tesla 10 kV saya pada jarak beberapa sentimeter?
Elliott Frisch
11
Tentu saja dia ingin melihat itu, siapa yang tidak? :)
Paul Becotte
1
@ PaulBecotte Penjamin emisi dari UL. ;)
Elliott Frisch
1
@BenjiWiebe Biarkan saya hot-lem kabel usb untuk yang pertama ...
Elliott Frisch
1
Spark gap coil dengan transformator tanda neon ; itu adalah proyek akhir pekan yang menyenangkan.
Elliott Frisch
6

Menggunakan hub (self-powered) adalah ide yang bagus. Selain itu, Anda dapat menggunakan kartu tambahan USB di PC Anda alih-alih port USB bawaan sistem Anda, yang akan menawarkan perlindungan lebih lanjut.

John
sumber
0

Jika perangkat yang Anda jalankan menjalankan kekuatan port usb, hub sederhana akan dilakukan. Jika perangkat menggunakan kekuatan eksternal, gunakan isolasi. Saya membicarakan hal ini dengan pengalaman. Salah satu port usb macbook pro saya digoreng karena groundloop dengan papan Arduino bertenaga eksternal. Salah satu jawaban lain memiliki solusi yang baik untuk isolasi usb berbiaya rendah.

Jelbert
sumber