MCP2200 TX / RX galvanisch trennen?

[Johnny (Gast)]

Moin! Hab hier nen ATmega168 und möchte ein paar Messwerte via UART von 
einem MCP2200 an den PC schicken.
Die Versorgung des MCP2200 kommt vom USB-Hub, jedoch frage ich mich nun, 
inwieweit ich das ganze von der restlichen Schaltung isolieren sollte.
Eigene Masse für die USB-Geschichten und TX / RX lieber über nen 
Isolator-IC á la TI-ISO7421 trennen? Oder reicht es ganz stumpf die 
USB-/Schaltungsmasse verbinden und die TX / RX Leitungen direkt an den 
ATmega ranklöppeln?

[Frank K. (fchk)]

Eine galvanische Trennung ist nicht unbedingt notwendig.

In der jetzigen Konstellation hast Du aber das Problem, dass eine Seite 
(uC oder USB) die andere über die Datenleitungen mit Strom versorgen 
könnte, wenn nicht beide Seiten an sind. Die meisten Digital-ICs können 
nur Spannungen von GND bis VCC an ihren Pins ab, und wenn VCC auf 0 ist 
weil aus, dann dürfen auch an den IOs keine Spannungen anliegen, weil 
sonst der Chip beschädigt werden kann.

Also:

entweder alles aus einer gemeinsamen Stromquelle (USB oder extern) 
versorgen
oder 74LVC-T(2)45 Levelshifter einbauen (die vertragen das)
oder galvanische Trennung (dann hast Du das Problem nicht).

fchk

[Jens (Gast)]

Ich habe früher solche Anwendungen nicht isoliert.
Nun nach ein paar Probleme (verschiedene Spannungsquellen, lange USB 
Kabel oder weitere dran-verbundene Schaltungen anfällig für mögliche 
Störungen usw) habe ich meine Schaltung jetzt galvanisch isoliert.

Nach meiner Erfahrung es gibt mehrere Möglichkeiten:
- UART zu isolieren: 4 Kanalige Teile wie ADUM141 oder sogar mit 
isolierte DC/DC drin wie ADUM6421.
Das ist wenn nötig, weil du die Versorgung für MCP2200 sowieso schon 
hast.

- USB zu isolieren: ich war überrascht solche USB Isolation ICs zu 
sehen. Wie ADUM4160.
https://www.analog.com/en/products/adum4160.html#product-evaluationkit

P.S. oder noch integriertere USB Isolation, als BGA-Module LTM2884.
Daten und Versorgung alles isoliert. Aktuell mein Favorit aufgrund 
seiner Einfachheit.

Ich denke du hast genug Auswahl...

[Johnny (Gast)]

Danke für die Rückmeldungen, scheint ja echt ne breite Auswahl zu geben.
Auch wenn solche Isolator-ICs ja ordentlich teuer sind... Der ADUM 4160 
schlägt ja schon mit nem Zehner zu Buchse. Ist die Chipfläche da so groß 
oder was steckt dahinter??

[Frank K. (fchk)]

Johnny schrieb:
> Danke für die Rückmeldungen, scheint ja echt ne breite Auswahl zu geben.
> Auch wenn solche Isolator-ICs ja ordentlich teuer sind... Der ADUM 4160
> schlägt ja schon mit nem Zehner zu Buchse. Ist die Chipfläche da so groß
> oder was steckt dahinter??

USB galvanisch zu trennen ist sehr aufwändig und mit Einschränkungen 
verbunden. Das macht man dann und nur dann, wenn man überhaupt gar keine 
andere Möglichkeit hat.

Du hast andere Möglichkeiten, und deswegen solltest Du den UART 
isolieren, wenn Du galvanisch trennen musst. Das ist VIEL einfacher und 
unproblematischer und billiger - wenn bei Dir überhaupt die 
Notwendigkeit der Trennung besteht.

Das von mir aufgezeigte Problem der Phantomspeisung über die 
Datenleitungen, die unter Umständen auch zu Hardwareschäden führen, ist 
durch eine Isolation am UART behoben, bei einer Isolation am USB jedoch 
nicht.

Wenn Du MCP2200 und AVR nicht galvanisch voneinander trennst, solltest 
Du beide Chips von einer gemeinsamen Spannungsquelle versorgen - 
entweder bus-powered über USB oder self-Powered über eine extra 
Stromversorgung. Die Information über bus-/self-powered und die maximale 
Stromaufnahme muss im MCP2200 mit dem entsprechenden Tool 
einprogrammiert werden.

fchk