Qué es exactamente la conexión/desconexión de circuitos con corriente en peligroso?

Question

Hace tiempo que yo estaba leyendo acerca de USB de diseño y no una cosa.

Una de las ventajas de USB, es que se ha optron disociación y esto hace que la conexión/desconexión del encendido de los dispositivos de seguridad. Esto implica que, de forma directa (no a la disociación) de conexión (como en los mayores puertos de interfaz de diseño) es de alguna manera insegura.

He leído por ahí que algunos transitorio de los procesos que puede suceder en la conexión/desconexión y dañar los circuitos cuando no hay disociación, pero no puede encontrar una explicación simple de lo que podría suceder.

Exactamente lo que sucede en la conexión/desconexión de dispositivos de alimentación sin la disociación? ¿Algún ejemplo sencillo de cómo se produce el daño?

Answer 1

Cables y entradas de actuar como inductores y capacitancias. A menudo, para el filtrado de razones, usted también encontrará los componentes reales (inductores y condensadores), además de la del sistema de los elementos parasitarios. Al enchufar o unlplugging un dispositivo, "hit" un resonante LC circuito tanque que hará que el voltaje y la corriente columpios más allá de los niveles de estado estacionario y que pueden ser destructivas para componentes sensibles como los microcontroladores de memoria o ICs.

Esto ocurre como una respuesta al conectar y desconectar el enchufe. Cuando se conecta (encender) la LC resonante tanque, el swing a dos veces el voltaje aplicado. Cuando se desconecta, usted también puede obtener un barrido de pulso de la energía stroed en la inductancia. Para empeorar las cosas, conectar o desconectar un enchufe nunca es limpio evento. Si usted mira de cerca con un osciloscopio, te darás cuenta de que cada conexión o desconexión se compone de muchos impulsos rápidos, comparable, pero a menudo mucho peor que el llamado rebote de un interruptor.

Hay un montón de notas de aplicación sobre la prevención de los circuitos de este tipo de "conectar en caliente" de daño, por ejemplo Lineal de UN-88, esta característica de diseño LTC, o esta aplicación'note.

Este mecanismo es cierto para los cables de alimentación y cables de datos.

También, sin protección o analógicas entradas digitales puede causar latch-up eventos si están conectados antes de que los cables de alimentación están conectados. Esto también puede causar daño permanente.

Esto sólo se explica cómo daños a los componentes físicos pueden ocurrir. Además, el software que es necesario para establecer la comunicación a través de hot-pluggable interfaces deben ser capaces de reconocer y de soporte de conexión en caliente sin llegar a ser colgado.

Answer 2

Conectar y desconectar es un problema con los pines de alimentación, no de las líneas de datos. Pines de alimentación son la realización de grandes corrientes, y no puede ser optoacopladas de todos modos.

Corriente de entrada es controlada por la limitación de la cantidad de capacitancia que se pueden colocar a través de las líneas de alimentación. El USB especificaciones dice que no más de 10 µF entre VBUS y GND. Consulte la sección 7.2.4.1 Irrupción de Limitación de la Corriente de la especificación USB.

Cuando una función o un concentrador está enchufado a la red, se tiene una cierta cantidad de a bordo de la capacitancia entre VBUS y gnd. Además, el regulador en el dispositivo de suministro de corriente a su salida de la capacitancia de derivación y a la función tan pronto como se aplica la alimentación. En consecuencia, si no se toman medidas para evitarlo, no podía ser un aumento de la corriente en el dispositivo que podría tirar de la VBUS en el centro por debajo de su mínimo nivel operativo. Corrientes de entrada también puede ocurrir cuando una alta potencia de la función se encuentra en su alto el modo de alimentación. Este problema deben ser resueltos mediante la limitación de la corriente de arranque y proporcionando suficiente capacitancia en cada centro para evitar que el la energía suministrada a los otros puertos de ir fuera de la tolerancia. Una motivación adicional para la limitación de corriente de arranque actual es a reducir al mínimo el contacto de arco, lo que prolonga la vida del conector del contacto de la vida.

También hay un mínimo de 1 µF de capacidad para suprimir los efectos de la separación. La desconexión puede causar un pico de voltaje de la inductancia del cable, pero no se consideran perjudiciales. Ver 7.2.4.2 Dinámica Separar del USB especificaciones:

Cuando un dispositivo está desconectado de la red con el flujo de energía en el cable, la inductancia del cable causa un gran retorno de tensión que se producen en el extremo abierto del cable del dispositivo. Este retorno de voltaje no es destructivo. La correcta derivación de medidas en los puertos del concentrador de suprimir cualquier ruido acoplado [desde un dispositivo USB a otro]. El rango de frecuencia de este ruido es inversamente dependiente de la longitud del cable, hasta un máximo de 60 MHz para un metro de cable. Esto requiere de algunas de baja capacitancia, muy baja inductancia condensadores de bypass en cada centro de puerto del conector. El retorno de tensión y el ruido que se crea es también moderada por la capacitancia de derivación en el extremo del dispositivo de la el cable. También, debe haber un mínimo de capacidad en el extremo del dispositivo del cable para asegurarse de que el inductivo flyback en el extremo abierto del cable no causa que el voltaje en el extremo del dispositivo para invertir la polaridad. Un mínimo de 1.0 µF se recomienda para el bypass a través de la interfaz VBUS.

Answer 3

Yo no estoy familiarizado con el término "optron disociación", pero sugerimos algunas de las razones que, en general, la conexión y la desconexión de vivir dispositivos es problemático:

1. Algunos dispositivos pueden ser infeliz si ciertas combinaciones de conexiones, pero algunas otras no las conexiones. Por ejemplo, un dispositivo que tiene la energía, la tierra, y los datos, podría origen de una importante cantidad de corriente en la línea de datos, si los datos y de alimentación está conectado a tierra no está. Con algunos conector de diseños, combinaciones de conexiones puede ocurrir, especialmente si la conexión no se ha insertado o eliminado perfectamente recta.
2. Muchos dispositivos pueden comportarse de modo extraño en el poder. Si todo el sistema está encendido a la vez, todo puede ser celebrada en reset hasta que las cosas son estables. Si un recién conectado salidas del dispositivo de basura aleatoria para un poco mientras que en el inicio, el resto del sistema puede interpretar que la basura como datos reales.
3. Algunas placas tienen circuitos que atrae a casi ninguna corriente una vez VDD cae a un volt o menos. Apagar el dispositivo principal con una junta de enchufado puede descargar el almacenamiento de tapas por completo (desde el dispositivo principal que se puede sacar de corriente cuando la VDD es hacia abajo a una voltios, incluso si no hay nada en el plug-in de la junta). Si la junta está desenchufado y enchufado, es posible que no vea la VDD ir todo el camino a la tierra, y por lo tanto puede que no se reinicie correctamente cuando se vuelve a insertar.

Es posible el diseño de dispositivos para conexión en caliente "por lo general" estar seguro, y es posible añadir diferentes cantidades de protección a hacer que es incondicionalmente seguro, pero en la ausencia de diseño específico para la conexión en caliente, se debe ser cuidadoso.