Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB Port gegen Kurzschluss sichern


von r2d2 (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

ich habe mir gerade ein neues Notebook gekauft, welches ich auch nutzen 
möchte, um AVRs zu programmieren. Als Programmer nutze ich dieses 
Produkt von DIAMEX:

https://www.reichelt.de/Programmer-Entwicklungstools/DIAMEX-PROG-S2/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=5514&ARTICLE=164172

Nun suche ich eine Möglichkeit, meine USB-Ports vor einem Kurzschluss zu 
schützen, da der Programmer an unisolierte Platinen angeschlossen wird.
In englischsprachigen Foren wird empfohlen, einen USB Hub zu verwenden.
Nun meine konkrete Frage: kann ich bei folgendem Produkt davon ausgehen, 
dass es sowohl bei aktiver als auch bei passiver Stromversorgung vor 
einem Kurzschluss schützt? Und werden auch die Datenleitungen vor 
Überstrom geschützt?

https://www.amazon.de/AmazonBasics-USB-7Ports-Eurostecker-3A-Netzadapter/dp/B00E0NHKEM/ref=sr_1_17?s=ce-de&ie=UTF8&qid=1505121967&sr=1-17&keywords=usb%2B-%2Bhub&th=1

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


Lesenswert?

r2d2 schrieb:
> Und werden auch die Datenleitungen vor Überstrom geschützt?

Wie soll der da entstehen?

von r2d2 (Gast)


Lesenswert?

Ich weiß zugegeben nicht, wie groß die Pullup-Widerstände sind, aber 
deiner Frage entnehme ich, dass bei einem Kurzschluss der Datenleitung 
kein gefährlich hoher Strom fließen kann...?

von wertzu (Gast)


Lesenswert?

Nein.

wertzu

von r2d2 (Gast)


Lesenswert?

Danke euch für eure Antworten; ich weiß, dass manche Sachen, die ich 
nicht weiß, für die meisten hier Grundwissen sind.
Verstehe ich euch richtig, dass ich mit einem USB-Hub meinen USB-Port 
vor jedem Kurzschluss (also auch die 5V-Leitungen) schützen kann?

von Hmm (Gast)


Lesenswert?

MIC2005:

http://www.microchip.com/wwwproducts/en/MIC2005

Wäre so ein Beispiel.

Solche Bausteine gibts wie Sand am Meer. Bei Microchip, TI und 
Konsorten.

von r2d2 (Gast)


Lesenswert?

Ja, eine Strombegrenzung könnte ich mir natürlich bauen, aber ich 
vertraue hier eher auf fertige Produkte als auf mein Können...
Ich habe gerade einen Artikel von c't gefunden, in dem USB-Hubs getestet 
wurden und werde schauen ob da auch auf elektrische Sicherheit getestet 
wurde.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


Lesenswert?

r2d2 schrieb:
> Verstehe ich euch richtig, dass ich mit einem USB-Hub meinen USB-Port
> vor jedem Kurzschluss (also auch die 5V-Leitungen) schützen kann?

Sofern der USB-Hub anständig aufgebaut ist, ja. Leider gibt es Modelle, 
bei denen der Hersteller "gespart" hat.

Ob der, den Du da ausgesucht hast, nun tauglich ist, lässt sich aus der 
Ferne nicht feststellen.

von Hmm (Gast)


Lesenswert?

Rufus Τ. F. schrieb:
> r2d2 schrieb:
>> Verstehe ich euch richtig, dass ich mit einem USB-Hub meinen USB-Port
>> vor jedem Kurzschluss (also auch die 5V-Leitungen) schützen kann?
>
> Sofern der USB-Hub anständig aufgebaut ist, ja. Leider gibt es Modelle,
> bei denen der Hersteller "gespart" hat.

Das betrifft fast alle Hubs, die man im Laden/Amazon/Ebay/Reichelt 
kaufen kann.
Ich hatte noch keins in den Fingern, das mehr als einen einzelnen PTC 
für das gesamte Hub hatten. Der einsame PTC ist da schon die 
Luxusvariante.

Hub != zuverlässig Kurzschlussfest. Leider.

von Hmmm (Gast)


Lesenswert?

r2d2 schrieb:
> Nun suche ich eine Möglichkeit, meine USB-Ports vor einem Kurzschluss zu
> schützen, da der Programmer an unisolierte Platinen angeschlossen wird.

Warum willst Du die vom Programmer versorgen lassen?

Target mit einem eigenen Netzteil versorgen, Speisung im Programmer 
abschalten, fertig.

von r2d2 (Gast)


Lesenswert?

Rufus Τ. F. schrieb:
> Ob der, den Du da ausgesucht hast, nun tauglich ist, lässt sich aus der
> Ferne nicht feststellen.

Ja, zum Glück habe ich den Test von c't gefunden: Der Hub schaltet bei 
2,5A ab; zumindest im Betrieb mit aktiver Stromversorgung. Auf 
Stromrückspeisung haben die auch getestet, und davor ist er ebenfalls 
geschützt.
Und jetzt abschließend für Dummies wie mich: ich habe damit einen Hub, 
welcher einen Stromrückspeisungsschutz und eine Abriegelung bei 2,5A im 
aktiven Modus hat. Sofern diese Angaben stimmen, kann ich da jetzt meine 
Prototypplatine anschließen und Vcc sowie Datenleitungen kurzschließen 
wie ich lustig bin, ohne mein Notebook zu überlasten? Wenn mir das wer 
unterschreibt gebe ich Ruhe, Ehrenwort :'D

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


Lesenswert?

Ein perfekter Schutz existiert nicht, da es nur eine Frage der Spannung 
ist. Reicht die aus, kriecht oder schlägt sie weit genug über. 
Üblicherweise sind die USB-Ports bereits abgesichert, zur Not schaltet 
das Mutterbrett die Stromversorgung ganz ab. Es hängt dann vom Port ab, 
wie lang es bis zur Abschaltung dauert, d.h. ob schon 1A geflossen ist.

Ansonsten kannst du jede beliebige Sicherungsmaßnahme ergreifen, vom 
PPTC (rückstellbare Sicherung, gibts mit verschiedenen Halteströmen von 
20mA bis in den Ampere-Bereich hinein) über den einfachen 
Serienwiderstand oder ausgefeilte Crowbars. Sicher lassen sich auch 
Batteriewächter einsetzen, die oft Unter- und Überspannungsabschaltung 
besitzen, Überstromabsicherung und dgl. Leider gibts die dann nur in 
Vielfachen von Li-Ion-Zellenspannungen.

Ansonsten rate ich dir, die Spannung zur Programmierung vom 
Programmierwerkzeug oder aus einer sekundären Quelle zu beziehen und 
ggf. unsichere Entwürfe nicht an den geliebten Computer anzuschließen.

Das Minimum an Schutzschaltungen sollte aber jedes Projekt besitzen, 
soetwas wie Verpolschutz, Strombegrenzung und Überspannung.

von r2d2 (Gast)


Lesenswert?

Hmmm schrieb:
> Warum willst Du die vom Programmer versorgen lassen?

Wenn ich eine externe 5V Spannungsquelle anschließe, weiß ich ja nicht, 
ob der Programmer einen Schutz vor Einspeisung in den USB-Port besitzt.
Was ich möchte, ist einfach ein Rundum-Sorglos-Paket, mit dem ich 
sichergehe, dass ich an meinem PC nichts kaputt mache.

von Toxic (Gast)


Lesenswert?


von r2d2 (Gast)


Lesenswert?

Boris O. schrieb:
> Ansonsten rate ich dir, die Spannung zur Programmierung vom
> Programmierwerkzeug oder aus einer sekundären Quelle zu beziehen und
> ggf. unsichere Entwürfe nicht an den geliebten Computer anzuschließen.

Ich nutze den Programmer nicht für In-System-Programming, habe aber eine 
Platine zum Aufstecken der MCs zusammengelötet.
Würde eine externe Stromversorgung nicht die Gefahr mit sich bringen, 
dass an einer der Datenleitungen eine geringfügig höhere Spannung 
anliegt als am Port des PC, sodass Strom in letzteren gespeist wird?

von r2d2 (Gast)


Lesenswert?

Toxic schrieb:
> Vielleicht genuegt es deinen Anspruechen:
>
> Beitrag "Re: Benötigt man für µC Boards (Arduino, Launchpad, Raspberry
> Pi) eine galvanische Trennung für USB?"
>
> 
https://www.aliexpress.com/item/New-USB-Isolator-1500v-Isolator-ADUM4160-USB-To-USB-ADUM4160-ADUM3160-Module/32745353166.html

Der Artikel ist leider nicht mehr erhältlich.

von Hmmm (Gast)


Lesenswert?

r2d2 schrieb:
> weiß ich ja nicht, ob der Programmer einen Schutz vor Einspeisung in den
> USB-Port besitzt.

Wenn Du die Speisung deaktivierst, besteht schonmal keine direkte 
Verbindung zwischen USB-5V und Target-Vcc.

Generell sollte man keinen Programmer an ein Target anschliessen, dem 
man zutraut, das Haus niederzubrennen.

> Was ich möchte, ist einfach ein Rundum-Sorglos-Paket, mit dem ich
> sichergehe, dass ich an meinem PC nichts kaputt mache.

https://www.reichelt.de/USB-Adapter/ALLDAQ-130363/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=179183&GROUPID=6072&artnr=ALLDAQ+130363

von r2d2 (Gast)


Lesenswert?

Hmmm schrieb:
> Wenn Du die Speisung deaktivierst, besteht schonmal keine direkte
> Verbindung zwischen USB-5V und Target-Vcc.

Ok, klingt sinnvoll. Was, wenn die externe 5V-Versorgung in Kontakt mit 
der Datenleitung kommt? Dann könnte es ja durchaus zu einer Einspeisung 
kommen?

Hmmm schrieb:
>> Was ich möchte, ist einfach ein Rundum-Sorglos-Paket, mit dem ich
>> sichergehe, dass ich an meinem PC nichts kaputt mache.
>
> 
https://www.reichelt.de/USB-Adapter/ALLDAQ-130363/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=179183&GROUPID=6072&artnr=ALLDAQ+130363

Ja, der kann, was ich brauche. Für den Preis kaufe ich mir aber dann 
doch lieber einen gebrauchten PC für alles, was schiefgehen kann.

von Hmmm (Gast)


Lesenswert?

r2d2 schrieb:
> Was, wenn die externe 5V-Versorgung in Kontakt mit der Datenleitung
> kommt? Dann könnte es ja durchaus zu einer Einspeisung kommen?

5V-Pegel auf den ISP-Datenleitungen sind der Normalfall. Wenn Du da 12V 
anlegst, sieht die Sache deutlich schlechter aus.

Um an die USB-Datenleitungen zu kommen, musst Du Dich schon anstrengen.

von Toxic (Gast)


Lesenswert?

r2d2 schrieb:
> Der Artikel ist leider nicht mehr erhältlich.

Mein erster Link war nur als Beispiel gedacht - der technischen Daten 
wegen.Dass er ausverkauft war sah ich nicht.....

Hier ein Ebay link:
http://www.ebay.de/itm/1500V-USB-to-USB-Isolator-Board-Protection-Isolation-ADUM4160-ADUM3160-Module-/172667083605?hash=item2833c29b55:g:rrsAAOSw~y9ZEWSs

von r2d2 (Gast)


Lesenswert?

Gut, vielen Dank allen, die mir hier geholfen haben. Es sieht so aus - 
und wurde so auch schon geschrieben - als ob es nicht eine 
Universallösung gibt. Es wird wohl auf ein kalkuliertes Risiko 
hinauslaufen, oder auf einen günstigen Ersatz-PC (ggf. Raspi). Falls 
jemand noch neue Anregungen hat, würde ich mich natürlich auch darüber 
sehr freuen.

von Manfred (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Rufus Τ. F. schrieb:
>> Und werden auch die Datenleitungen vor Überstrom geschützt?
>
> Wie soll der da entstehen?

Guckst Du mein "Erlebnis" an, das hätte passieren können. Aktuell hatte 
ich einen Aufbau am Rechner, wo die galvanische Trennung zum Netz zwar 
gegeben, aber nicht sicher ist, auch da kommt der Isolator zwischen:
Beitrag "Re: Benötigt man für µC Boards (Arduino, Launchpad, Raspberry Pi) eine galvanische Trennung für USB?"
Den benannten Isolator findet man um 10 Euro beim Aliexpress, damit sind 
die Datenleitungen sicher. Was der 5V zu 5V - Wandler im Fehlerfall 
macht, weiß ich nicht.

Hier habe ich einen Kurzschluß auf der 5V des A*-Nano fabriziert, zum 
Glück hat der große PC genug Druck, dass die Schottkydiode als Sicherung 
fungiert hat:
Beitrag "Re: Benötigt man für µC Boards (Arduino, Launchpad, Raspberry Pi) eine galvanische Trennung für USB?"

Eventuell würde ich die Versorgung trennen und die Schaltung 
eigenversorgt fahren, den zugehörigen Thread finde ich nicht wieder, 
Bild hängt an.

Rufe mir Bedenkenträger oder Tölpel nach, ich ertrage das!

Wo fremdversorgte Schaltungen mit Leistung im Spiel sind und man am 
Aufbau messen / nacharbeiten muß, sehe ich das Risiko und habe mich 
ausgerüstet - aber auch erst, nachdem ich eine deutliche Warnung 
gefangen habe.

von Manfred (Gast)


Lesenswert?

Hmmm schrieb:
> 5V-Pegel auf den ISP-Datenleitungen sind der Normalfall. Wenn Du da 12V
> anlegst, sieht die Sache deutlich schlechter aus.

Unidirektionale Datenleitungen sollte man mit dem ADUM-1201 trennen 
können, braucht natürlich Spannungsversorgung auf beiden Seiten. Der 
fungierte hier auch noch klaglos als Umsetzer vom 5V-Interface zum 
3,3V-Controller. Das Chinesenplatinchen kostet 1,50!

Ich habe es nicht probiert, aber der sollte auch am ISP zu verwenden 
sein.

Beitrag "Re: Arduino ProMini galvanisch getrennt"

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.