Galvanické oddělení USB portu nalezne uplatnění v průmyslových aplikacích, kde jej vývojář ocenní nejvíce z hlediska jeho ochranné funkce. Zabraňuje totiž poškození počítače, do nejž zpravidla zapojujeme programátor, nebo hardware debugger při vývoji digitálních systémů. V situacích, kdy programované zařízení a počítač, z něhož zařízení programujeme, nebo odlazujeme jsou napájeny z odlišného místa napájecí rozvodné sítě (což se často v praxi děje), vzniká velké riziko vzniku rozdílu zemních potenciálů jednotlivých zařízení. V extrémních případech tento efekt může vézt k ESD výboji, elektrickému šoku, nebo přetížení datových nosičů.
USB izolátor – funkce a možnosti
Galvanické, nebo-li elektricky nevodivé oddělení USB portu zabraňuje vzniku takové situace jak je schématicky naznačeno na obrázku níže.
Izolátor je vybaven DC-DC konvertorem, který zajišťuje konverzi 5VDC z USB vstupu na stejné napětí na straně výstupu a zajištuje tak ochranu proti přetížení USB portu. Maximální výstupní výkon izolátoru je 2,5W.
USB isolátor je vybaven dvěma USB konektory. Napájení zařízení je zajišťeno pomocí MicroUSB portu.
Bíla LED dioda slouží jako umělé zatížení DC-DC měniče, které je doporučeno výrobcem obvodu - Analog Devices – pro zajištění stability obvodu měniče.
Blokové schéma USB izolátoru je uvedeno na obrázku výše. Jako DC-DC měnič byl použit specializovaný obvod ADuM4070 (Analog Devices), který budí pulzní transformátor PH0555NL od společnosti Pulse. Obousměrné oddělení datových linek USB rozhranní bylo dosaženo použitím izolátoru AduM3160 (Analog Devices).
USB izolátor – funkční vlastnosti
Obvod ADuM3160 bylo v tomto případe nakonfigurován do módu USB2.0FS (12Mb/s). Nutno podotknout, že USB izolátor funguje spolehlivě se všemi zařízeními komunikujícími s konstantní přenosovou rychlostí, což je intrinzickou vlastnosí ADuM3160.
Funkčnost USB izolátoru byla otestována na následujících zařízeních: Segger J-Link, ST-Link, USB Blaster, Xilinx Platform Cable USB, a taktéž na externích HDD discích s USB2.0FS rozhranním. Použitelnost a funkčnost flash disků s rozhranním USB2.0FS je taktéž samozřejmostí.
USB izolátor byl také otestován ve spojení s USB huby, do kterých byla připojena různá zařízení komunikujících s konstantní přenosovou rychlostí.
USB izolátor – referenční výrobní soubory
Návrh DPS a izolačního krytu zařízení z nevodivého materiálu byl navržen v programu Altium Designer. Referenční výrobní soubory (Gerber data, NC Drill a BOM) jsou k stažení pomocí odkazů na konci stránky.
BOM (XLS): https://mikrokontroler.pl/wp-content/uploads/2019/06/ADUM3160-BOM.zip
Gerber data : https://mikrokontroler.pl/wp-content/uploads/2019/06/ADUM3160-Gerber.zip
Více k tomuto tématu a další novinky se můžete dozvědět na Arrow Multisolution Day ve středu 21.4.2021.
Informace a registrace zde: Arrow Multisolution Day (e2m.live).
Každý účastník akce obdrží jeden USB izolátor zdarma.
