Absicherung Board und USB

[Ben K. (bkaiser)]

Hallo,

ich bastel gerade an einer Schaltung/Platine, die später als Basis für 
selbstgebaute Lenkräder im Sim-Racing Bereich eingesetzt werden soll. 
Sie beinhaltet einen kleinen USB Hub (das Board wird via USB mit dem PC 
verbunden und zusätzlich soll man die Möglichkeit haben ein zweites USB 
device anzuschließen, z.B. ein LCD). Auf dem Board befindet sich ein 
STM32 an dessen Pins man Buttons, Schalter, Encoder etc. anschließen 
können soll.

Soweit alles klar und funktioniert auch, die Frage die ich mir Stelle 
ist: In wie weit muss man die Eingänge absichern. Da Platz hier ein 
entscheidender Faktor ist (im Moment ist die Platine 33x33mm groß) wird 
man hier wohl einen Kompromiss eingehen müssen. Da die Platine hinterher 
fest eingebaut wird, ist meine Überlegung deshalb nur den USB Port 
abzusichern, da dies der Punkt ist bei dem der Benutzer mit dem Board in 
Berührung kommt (man kennt das, nachdem man drei mal über den 
Polyesterteppich gerollt ist, will man den USB Stecker einstecken und 
zack, bekommt man eine gewischt). Es geht um USB 2.0.

Meine Überlegung bisher:

- USB data lines mit einem ESD protection IC absichern (PRTR5V0U2X)
- VBUS mit einer 6V/500ma Sicherung absichern

Macht diese Überlegung Sinn? Würdet ihr anders vorgehen? Wie gesagt, es 
hängt kein Leben von der Schaltung ab, möchte aber trotzdem soweit 
absichern, dass es Sinn macht und ein guter Kompromiss ist.

MfG,

Ben

[Stefan F. (Gast)]

Ben K. schrieb:
> Macht diese Überlegung Sinn? Würdet ihr anders vorgehen?

Kommt drauf an, vor was genau du die Schaltung schützen willst.

Ich habe zahlreiche Entwickler-Boards mit USB Port ganz ohne 
Schutzbeschaltung verwendet. Bisher ist mir kein einziges davon kaputt 
gegangen.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Ben K. schrieb:
> (man kennt das, nachdem man drei mal über den
> Polyesterteppich gerollt ist, will man den USB Stecker einstecken und
> zack, bekommt man eine gewischt).

Mein (älteres) PC-Gehäuse hatte keine USB3 an der Front. Es gibt 
Kabelchen mit Buchse zu kaufen, die an der Rückseite in die 
Slotabdeckungen passen.

Das Blech habe ich passend geschnitten in die Front eingebaut. Die 
Buchsen sind isoliert, aber das Blech habe ich über 1 MegOhm an den 
Schutzleiter (Gehäuse) gelegt. Wenn ich dort etwas einstecke, berühre 
ich zwangsläufig das Blech und evtuelle Ladung wird sanft abgeleitet.

Ist das für Dich sinngemäß umsetzbar, Metalloberfläche hochhohmig an 
Masse?

[Sam W. (sam_w)]

Ben K. schrieb:
> - USB data lines mit einem ESD protection IC absichern (PRTR5V0U2X)
> - VBUS mit einer 6V/500ma Sicherung absichern

Klingt gut. Das Diodenarray bringt ja die TVS-Diode zwischen VCC und GND 
mit. Würde noch eine niederimpedante Kapazität in der Nähe des Arrays 
vorsehen. Rein aus dem Bauch heraus dürfte die schon helfen, wenn die 
TVS-Diode noch nicht leitfähig wird.
Die Maximalkapazität an der Busspannung darf laut Spezifikationen aber 
wenige uF nicht überschreiten.

Wichtig ist, das Layout korrekt zu gestalten. Also keine Stichleitungen 
zum Diodenarray, sondern vom Stecker direkt zum Array und von dort aus 
erst weiter.

Die Sicherung ist unnötig, wenn die Quelle bereits eine gute 
Überstromerkennung hat. Wenn nicht, verhindert sie aber Schlimmeres, 
z.B. an starken Ladegeräten.

[Rene K. (xdraconix)]

Ich habe mal so etwas ähnliches gebaut, ebenso für den 
SimRacing-Gebrauch. Als Basis diente ein T500RS.

Dort hatte ich ein Aufsatz mit einem Mega32U4, einem HUB Chip und einer 
(aus dem Motorrad-Bereich) Drehzahlmesser und Geschwindigkeits Combo. 
Müsste auf YouTube noch ein paar Videos haben, muss mal schauen.

Ich hatte alles ohne Schutzdioden gemacht, ist nie etwas passiert - ob 
dies nun Glück war, keine Ahnung. Aber so oft wurde das Setup halt auch 
nicht ab  um  aufgebaut.

Edit:

Hier ist es, ist nun schon auch einige Jahre her, die Qualität auch sehr 
fraglich von damals 😅 - habe da auch so ein paar Videos der 
Entwicklungsstufen, von der Pommesgabel am Servo bis dann dahin:

https://youtu.be/5ZM82LGDxkI

[Frank K. (fchk)]

Ben K. schrieb:

> - USB data lines mit einem ESD protection IC absichern (PRTR5V0U2X)
Sieht gut aus. Ich habe dafür bisher Würth 8240026 oder Semtech SR05.TCT 
verwendet. Gleiches Package, gleiches Pinout.

fchk