STM32 USB Anschluss schützen

[Stefan F. (Gast)]

Hallo Leute,

ich habe bei meinen ersten Experimenten einfach ein abgeschnittenes USB 
Kabel direkt an den Mikrocontroller (PA11/PA12 = D-/D+) angeschlossen.

In einer vernünftigen Schaltung sollte man sicher ein bisschen Aufwand 
betreiben, um die Eingänge des Mikrocontrollers vor Wackelkontakten und 
Entladungen zu beschützen.

Dabei habe ich drei Varianten gesehen:

a) Widerstände mit ca 20 bis 50Ω in Reihe zu D+ und D-
b) Supressor- oder Zenerdioden (gibt spezielle Teile für USB im IC 
Gehäuse), oder
c) beides Kombiniert.

Ich möchte eine Schaltung bauen, die nicht gleich beim kleinsten Pups 
kaputt geht. Industrieller Unkaputtbar-Standard muss aber nicht sein. 
Welche Variante würde ihr mir dazu empfehlen?

Falls es eine Rolle spielen sollte: Ich meine STM32F103, STM32L072 und 
STM32F303

[Martin B. (ratazong)]

STM empfiehlt in ANschlagmichtod den Einsatz von TVS Diodenarray, also 
b)

Was ich auch gesehen habe ist a) mit 22 Ohm und je einem 47pF C direkt 
am chipeingang gegen Masse. Soll auch einen gewissen Schutz gegen 
Überspannungstransienten geben.

b) hat den Vorteil, dass keine Signalabschwächung auftritt.

In meinen Projekten gibt es beide Ausführungen.

[Stefan F. (Gast)]

Danke Martin

[Harry L. (mysth)]

Hier findest du die gesuchten Infos:
USB hardware and PCB guidelines using STM32 MCUs

https://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/group0/0b/10/63/76/87/7a/47/4b/DM00296349/files/DM00296349.pdf/jcr:content/translations/en.DM00296349.pdf

[Jim M. (turboj)]

Martin B. schrieb:
> Was ich auch gesehen habe ist a) mit 22 Ohm und je einem 47pF C direkt
> am chipeingang gegen Masse. Soll auch einen gewissen Schutz gegen
> Überspannungstransienten geben.

Dient aber hauptsächlich als RC Filter 1. Ordnung, um die slew rate zu 
begrenzen.

Schau Dir mal das USB Signal ohne Terminierung bei 5m Kabel mit dem Oszi 
an.

Die internen ESD Dioden gehen nicht ganz so schnell kaputt aber 
Supressordioden werden dadurch nicht ersetzt.

Stefanus F. schrieb:
> a) Widerstände mit ca 20 bis 50Ω in Reihe zu D+ und D-

Hier muss ich mich Martin anschließen: Schau in den AN des Herstellers 
nach. Einige haben slew rate limiter im Chip integriert und brauchen 
keine USB Terminierung - das ist bei µC aber eher selten. 
Überspannungsschutz will man trotzdem immer haben - denn der $USER kann 
die Kontakte anfassen.

Übrigens gibt es Schaltpläne für die STM32 Discovery und Nucleo 
Boards...

[Martin B. (ratazong)]

Auf dem nucleo board sehe ich überhaupt keinen Überspannungsschutz. Da 
wird einfach an die USB Buchse angeklemmt. D+an 1.5kOhm, sonst nichts. 
STM hält anscheinend selbst die chips für ausreichend geschützt. 
Empfiehlt natürlich in der entsprechenden AN TVS Dioden aus dem Hause 
STM.

Slew rate limiter haben die STM32 an jedem GPIO. Die sind sogar 
konfigurierbar.

[EMV (Gast)]

Schützt vor ESD und beseitigt EMV-Problemen (USB2.0):

Würth Elektronik Part No.: 829 999 BAG .

Alle BE  SMD.

[Stefan F. (Gast)]

> Auf dem nucleo board sehe ich überhaupt keinen Überspannungsschutz.

Das ist ja auch ein billiges Entwicklungstool, das würde ich 
diesbezüglich nicht unbedingt als gutes Vorbild betrachten.

[Martin B. (ratazong)]

Stefanus F. schrieb:
> Das ist ja auch ein billiges Entwicklungstool, das würde ich
> diesbezüglich nicht unbedingt als gutes Vorbild betrachten.

Das sehe ich ebenfalls so.