Experte gesucht: ESD Burst Surge Schutz von USB Schnittstelle

[Seppi (Gast)]

Hallo Leute,

Möchte auf meiner Kleinsteuerung Marke Eigenbau einen USB Host anbinden.
Nun soll die Schaltung mal auch überprüft werden.
Daher frage ich gleich von vorhinein, damit mir nicht übelste 
Designfehler unterlaufen.
Im Würth Appnote wird ja mit Schaltungen geworben.
Mir persönlich gefällt die Schaltung: "Doppelter Schutz einer USB 
Schnittstelle".
Der Hsot soll mal an einen 3.3V uC betrieben werden.
Die Wahl wird wohl ein PIC32 werden.
Dieser verträgt an den Pins 3,6V bei 15mA.

Aus dem Datenblatt des TVS Arrays geht hervor, das die maximale 
Klemmspannung 10V sind.

Also sollten doch noch Vorwiderstände in den Datenleitungen rein, damit 
die 15mA nicht überschritten werden. An den Widerständen müssen also im 
Fehlerfall 6.4V abfallen.

Funktioniert der USB Host dann noch, wenn je ein Widerstand mit 500R 
eingebracht wird (errechnet 426,67°R ) ???

Hat da jemand Erfahrung damit?

mfG
Seppi

[mse2 (Gast)]

In USB-Leitungen gehören typischer Weise 27 Ohm Widerstände rein zur 
Terminierung. Wenn wesentlich davon abweichst, geht absolut überhaupt 
nichts mehr. 500 Ohm kannst Du vergessen.

ESD-Schutzbauteile schützen, wie der Name schon sagt, nur vor ESD und 
nicht vor Dauerüberspannungen. ESD sind sehr schnelle, kurze Vorgänge. 
Eine Clampspannung von 10 V wird für Mikrosekunden vertragen (das zu 
schützende Bauteil besitzt dafür selber Schutzdioden). Wichtig (und 
dafür ist das ESD-Schutzbauteil da) ist nur, dass am Eingang des ICs 
nicht mehrere kV anliegen.

Bei einer ESD fließen übrigens mehrere Ampére. Wenn Du den Strom auf 
wenige mA begrenzen wolltest, bräuchtest Du sehr große Widerstände.  ;)
Z.Beispiel: 4kV/10mA = 400kOhm. Völlig absurd in einer Leitung, die 
schnelle Signale transportieren soll.

[mse2 (Gast)]

mse2 schrieb:

> Bei einer ESD fließen übrigens mehrere Ampére. Wenn Du den Strom auf
> wenige mA begrenzen wolltest, bräuchtest Du sehr große Widerstände.  ;)
> Z.Beispiel: 4kV/10mA = 400kOhm. Völlig absurd in einer Leitung, die
> schnelle Signale transportieren soll.

Du meinst Strombegrenzung ins zu schützende Bauteil nach dem 
ESD-Suppressor, dafür würde Deine Rechnung gelten und nicht meine.
Trotzdem: Du kannst in eine USB-Leitung keine 500 Ohm reinhängen.
(Und Du musst es auch nicht, weil der Baustein 10V für wenige µs 
vertragen sollte.

[seppi (Gast)]

Ok. Dann werden es die 27R.
Aber wie sieht es beim Surge/burst Test aus?
Bei normalen I/Os habe ich mit richtig fetten TVS(P6SMBXXAC) gute 
Erfahrungen. Die kann ich aber bei schnellen Signalen knicken. Wird ein 
Surge/Burst Test bei einem USB Host auch angewandt? Oder nur auf 
ein/ausgehenden Leitungen?

[Antimedial (Gast)]

Surge und Burst auf geschirmte Leitungen ist nur bedingt sinnvoll.

[Easylife (Gast)]

mse2 schrieb:
> In USB-Leitungen gehören typischer Weise 27 Ohm Widerstände rein zur
> Terminierung. Wenn wesentlich davon abweichst, geht absolut überhaupt
> nichts mehr. 500 Ohm kannst Du vergessen.

Wo hast du das denn her?
In die Signalleitung muss überhaupt nichts rein.
Die Leitungen müssen mit Z_diff 90 Ohm zwischen PHY und Buchse geroutet 
werden, und die 45 Ohm Terminierungen zu GND (für High-Speed) sind 
üblicherweise in den PHYs drin.

Ob man dann noch Common-Mode Chokes und/oder ESD Dioden reinbaut ist 
mehr oder weniger Budget- und Geschmackssache.

[mse2 (Gast)]

Easylife schrieb:
> mse2 schrieb:
>> In USB-Leitungen gehören typischer Weise 27 Ohm Widerstände rein zur
>> Terminierung. Wenn wesentlich davon abweichst, geht absolut überhaupt
>> nichts mehr. 500 Ohm kannst Du vergessen.
>
> Wo hast du das denn her?
> In die Signalleitung muss überhaupt nichts rein.
> Die Leitungen müssen mit Z_diff 90 Ohm zwischen PHY und Buchse geroutet
> werden, und die 45 Ohm Terminierungen zu GND (für High-Speed) sind
> üblicherweise in den PHYs drin.
Ich bin zugegebenermaßen kein USB-Experte. Her habe ich das aus 
App-Notes bzw. Datenblättern von FTDI-Chips, mit denen ich vor Jahren 
'mal was gemacht habe...
Quintessenz: Datenblatt oder Appnote zum verwendeten Chip konsultieren, 
ob/was in die Leitungen rein soll.
500 Ohm oder mehr aber auf keinen Fall (da sind wir uns wohl einig?!!)

[Arc N. (arc)]

seppi schrieb:
> Ok. Dann werden es die 27R.

Datenblatt des Controllers beachten. Bei den PICs, zumindest den mir 
bekannten PIC24, PIC32 sind diese Widerstände im Controller.
Z.B. PIC32MX 11.26 Hardware Interface
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/PIC32MX_Datasheet_v2_61143B.pdf

[Pit (Gast)]

Die TVS-Dioden gibts auch für 5 Volt.