USB设备开发期间应采取哪些措施保护PC的USB端口?


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我将开始使用PIC微控制器开发USB 1.1器件。在此过程中,我将使PC的USB端口之一保持与面包板的连接。我不想因短路或意外将数据线彼此或电源线连接而损坏我的PC的USB端口。±

如何保护USB端口?标准USB端口是否具有内置的短路保护?我应该在某些引脚上/通过/跨引脚连接二极管,电阻器和保险丝吗?

在此处输入图片说明


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假设您已正确评估,在VCC上使用可复位保险丝将是一个不错的开始。我不能说他们如何在数据线上工作。
多项式

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数据线至少需要一个TVS,或者甚至更好,需要光隔离。
伊格纳西奥·巴斯克斯

我认为现代主板有些宽容。当我用AVR修改时,我不小心将GND连接到VCC,除了设备被系统断开连接(即Windows播放“设备断开连接”的声音)外,什么都没有发生。可能值得注意的是,这不是直接的 USB连接。VCC通过ISP电缆(从USB获得)而GND通过USB =>串行电缆。
ThiefMaster 2013年

@ThiefMaster“有点”-我仍然不相信它。在插入标准MicroUSB3连接器的过程中,我炸了一块全新的板(禁用了一半的USB端口)-必须不小心以某种方式短路了一些引脚。要点是,它仍然很容易损坏。
鲍勃

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在任何情况下,请不要相信主板会保护您。我设法炸毁我的主板,键盘,鼠标,以及一些其他的USB外设,当我把24V的5V电源....
CurtisHx

Answers:


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这是对Leon建议使用集线器的扩展。

USB集线器并非全部相同。非正式地,有几个“等级”:

  1. 便宜的集线器。 这些经过成本优化,以至于它们不再遵守USB规范。通常,下游端口的+ 5V线直接连接到计算机。没有保护开关。如果幸运的话,也许是一个多保险丝。
    编辑: 这是 OP抱怨不正确的USB集线器向PC反馈的线程
  2. 体面的枢纽。 下游+ 5V通过具有过流保护的开关连接。通常存在ESD保护。
  3. 工业中心。 通常会以TVS和可复位保险丝的形式提供可观的过压保护。
  4. 孤立的集线器。 上游端口和下游端口之间实际存在电隔离。隔离等级通常为2kV至5kV。当下游端口(例如,交流电源,除颤器,大型电动机的反电动势)会产生很高的电压时,可以使用隔离式集线器。隔离式集线器也可用于在普通条件下断开接地回路。

使用什么取决于您所期望的威胁类型。

  • 如果您担心电源线和数据线之间的短路,则可以使用适当的集线器。在最坏的情况下,集线器控制器将被牺牲掉,但是它将节省笔记本电脑上的端口。
  • 如果您担心高于+ 5V的电压会进入PC,则可以通过由TVS和多熔丝组成的过压保护来加强集线器。但是,我仍在谈论+ 24V量级的较低电压。
  • 如果您担心电压过高,请考虑隔离的集线器,气体放电管。考虑使用您可以承受得起的计算机。

如果我们担心连接到同一集线器的其他设备该怎么办?工业中心就足够了吗?
user42875 2015年

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@ user42875答案是:可能取决于特定的中心和预期的威胁级别。您将必须查看您的特定工业中心的规格。
尼克·阿列克谢夫

@NickAlexeev好的,但是您如何在Amazon上确切地区分“便宜”和“体面”的集线器?而为什么不使用USB隔离器(价格最便宜的
大约

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使用集线器。它们非常便宜,无论您的设备做什么,您的USB端口都将是绝对安全的。


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好吧,没什么 ...这些集线器的额定隔离等级只有几千伏;)
多项式

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如果集线器是无源集线器,电源引脚将直接连接到PC电源线,还是仍然提供电源隔离?
alexan_e 2013年

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@Guido不好的故事。你们那个老师不知道他在做什么。闪电可以像没有业务一样跨越民用USB集线器。通过将大部分电荷通过气体放电管(GDT)分流到地面(地球),并用TVS齐纳管钳位剩余的电荷,可以实现正确的防雷保护。
尼克·阿列克谢耶夫

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

廉价集线器的数据线根本无法物理连接到PC-它们之间必须有一个集线器芯片,以分隔集线器提供的4或7端口的通信。USB不是像以太网一样的总线-用电线连接多个端口根本无法工作,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。

权力是另一个问题。我有一个主板通过USB 5V线上的保险丝限制了USB端口的电流,这不是可重设的保险丝,而是熔丝保险丝。意外短路需要进行大型主板手术。电源是最有可能引起问题的区域。购买一个好的有源集线器(例如,价值25美元),使用提供的适配器,一切就好了。

如果您真的很偏执,那么USB最多允许主机和设备之间有4个集线器。购买4种不同的廉价动力集线器,将它们挂在一条线上,然后继续购买。

祝好运


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堆叠多个集线器还有另一个优势。在USB诞生之初,如果设备与主机之间的距离超过一个集线器,那么这些设备将无法正常工作或根本无法正常工作。定期进行四次测试应该摆脱许多小的延迟假设。一旦您对操作安全性充满信心,也不要忘记使用更少的集线器来测试其是否正常运行。
RBerteig 2013年

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作为还将原型USB硬件连接到PC的人,还应注意,不稳定的USB 软件可能会使主机OS崩溃。Windows在禁用USB端口(要求重新启动)方面存在问题。同样,由于USB数据不正确,OSX有时也会导致内核崩溃。
David Poole 2013年

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模拟设备为您的问题提供了两种芯片的解决方案,它为高达12mbps的USB总线提供了完整的电源和数据隔离,应该可以满足您的需求:

http://www.ubasics.com/usb_isolator

电源-ADuM5000
数据-ADuM4160

在此处输入图片说明

有许多评估套件和分线板,使那些不方便使用烙铁的人易于使用。


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以及在构建和测试USB时如何保护USB ;-)
Myforwik 2013年

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@Myforwik他将使用集线器!
伊恩·博伊德

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使用无线集线器。我想看看有人创造了一个USB设备,可以通过无线USB集线器油炸主板...


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您想在几厘米的距离上尝试10 kV Tesla线圈吗?
Elliott Frisch 2013年

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当然,他希望看到那个,谁不会呢?:)
Paul Becotte 2013年

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@PaulBecotte UL的承销商。;)
Elliott Frisch 2013年

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@BenjiWiebe让我先将USB线热粘到它上
Elliott Frisch

1
霓虹灯变压器的火花隙线圈 ; 这是一个有趣的周末项目。
Elliott Frisch 2013年

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使用(自供电)集线器是一个好主意。另外,您可以在PC上使用USB附加卡,而不是系统的内置USB端口,从而提供进一步的保护。


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如果您要使用USB端口供电的设备运行,则可以使用简单的集线器。如果设备使用外部电源,请使用隔离。我凭经验说。我的Macbook Pro的USB端口之一因为具有外部供电的arduino板的接地回路而被炸。其中一个解决方案为低成本的USB隔离提供了很好的解决方案。

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