¿Qué medidas debo tomar para proteger los puertos USB de mi PC durante el desarrollo de un dispositivo USB?

Question

Voy a empezar a desarrollar un dispositivo USB 1.1 utilizando un microcontrolador PIC. Voy a mantener uno de los puertos USB de mi PC conectado a una placa de pan durante este proceso. No quiero destruir el puerto USB de mi PC por un cortocircuito o conectar \$\pm\$ Las líneas de datos entre sí o una línea eléctrica accidentalmente.

¿Cómo puedo proteger los puertos USB? ¿Los puertos USB estándar tienen una protección contra cortocircuitos incorporada? ¿Debo conectar diodos, resistencias o fusibles en algunos pines?

Answer 1

Esto es para ampliar la sugerencia de León de utilizar un centro.

Los concentradores USB no son todos iguales. Extraoficialmente, hay varios "grados":

1. Cubos baratos. Se han optimizado los costes hasta el punto de que ya no se ajustan a las especificaciones del USB. A menudo, las líneas de +5V de los puertos descendentes se conectan directamente al ordenador. No hay interruptores de protección. Tal vez un polifusible, con suerte.
   editar: Aquí hay un hilo donde el O.P. se queja de que un hub USB mal diseñado está retroalimentando su PC.
2. Cubos decentes. La bajada de +5V se conecta a través de un interruptor con protección de sobrecorriente. La protección ESD suele estar presente.
3. Polos industriales. Suele haber una respetable protección contra sobretensiones en forma de TVS y fusibles reajustables.
4. Núcleos aislados. Hay un aislamiento galvánico real entre el puerto de subida y el de bajada. La capacidad de aislamiento suele ser de 2kV a 5kV. Los concentradores aislados se utilizan cuando una tensión realmente alta puede provenir de un puerto aguas abajo (por ejemplo, la red de CA, un desfibrilador, la fuerza electromagnética de un gran motor). Los cubos aislados también se utilizan para romper los bucles de tierra en condiciones de vainilla.

Lo que hay que utilizar depende del tipo de amenaza que se espera.

• Si te preocupan los cortocircuitos entre las líneas de alimentación y de datos, podrías utilizar un concentrador decente. En el peor de los casos, se sacrificará el controlador del concentrador, pero se salvará el puerto del portátil.
• Si te preocupa que una tensión superior a +5V pueda llegar al PC, puedes fortificar el concentrador con una protección contra sobretensiones consistente en TVS y polifusible. Sin embargo, sigo hablando de voltajes relativamente bajos del orden de +24V.
• Si le preocupan los voltajes realmente altos, considere el cubo aislado, los tubos de descarga de gas. Considere la posibilidad de utilizar un ordenador que pueda permitirse perder.

Answer 2

Utiliza un concentrador. Son bastante baratos, y tus puertos USB estarán perfectamente seguros sin importar lo que haga tu dispositivo.

Answer 3

Como alguien que se gana la vida con esto, cualquier concentrador barato en línea debería darte una protección del 100% si tu placa base proporciona una protección razonable contra los cortocircuitos. Los usamos todo el tiempo, incluso cuando hacemos pruebas de ESD en nuestras piezas (los zaps de 15KV son bastante entretenidos), y nunca hemos hecho estallar uno o sacado un puerto del host.

Las líneas de datos de un concentrador barato simplemente no pueden conectarse físicamente al PC - debe haber un chip concentrador en medio para separar las comunicaciones para los 4 o 7 puertos que el concentrador proporciona. El USB no es un bus como el de Ethernet: la conexión de varios puertos con cables simplemente no funciona, ya que gran parte de la señalización se basa en niveles de corriente continua. Este chip concentrador proporcionará una protección casi infalible entre tu dispositivo y el puerto anfitrión en las líneas de datos.

La alimentación es un problema diferente. Tuve una placa base que limitaba la corriente del puerto USB con un fusible en la línea de 5V del USB - no un polifusible reajustable sino un fusible de cable fundido. Un cortocircuito involuntario requirió una cirugía mayor de la placa base. La alimentación es el área que tiene más probabilidades de causar problemas. Compra un buen concentrador con alimentación (por ejemplo, de 25 dólares), utiliza el adaptador suministrado y ya está.

Si eres realmente paranoico, el USB permite hasta 4 hubs entre el host y el dispositivo. Compra 4 concentradores diferentes y baratos, conéctalos en línea y a por ellos.

Buena suerte

Answer 4

Analog devices hace una solución de dos chips para su problema, proporciona energía completa y aislamiento de datos para el bus USB hasta 12mbps, que debería estar bien para sus necesidades:

http://www.ubasics.com/usb_isolator

Potencia - ADuM5000
Datos - ADuM4160

Hay una serie de kits de evaluación y placas de conexión que facilitan su uso a quienes no son hábiles con el soldador.

Answer 5

Utilizar un concentrador (autoalimentado) es una buena idea. Además, podrías utilizar una tarjeta adicional USB en tu PC en lugar de los puertos USB integrados en el sistema, lo que ofrecería una mayor protección.