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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB Kurzschlussfest - suche Schaltung


Autor: Max (Gast)
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Ich möchte meine USB Schaltung an einem PC testen. Da ich aber noch 
nicht ganz genau weiß ob alle Versuche reibungslos verlaufen würde ich 
mir gerne eine Schutzschaltung bauen um das Mainboard meines PC's nicht 
zu zerschießen.
Gibt es schon schaltungen die ich zwischen meine Schaltung und den PC 
hängen kann um dort dafür zu sorgen dass ich vor kurzschluss und 
überlast geschützt bin. Vielleicht gibt es ja auch schon IC's die dies 
können.

max. Strom sollte auf 0,5A begrenzt werden

Wenn es schaltungen gibt in denen die Strombegrenzung varaibal von 
0...1A eingestellt werden kann wäre das natürlich luxus.

Ist es weiterhin erforderlich die Datenleitungen zu schützen?

Vielen Dank schon einmal im vorraus

Gruß Max

Autor: Daniel Nöthen (bip)
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Würde es da nicht schon eine Schmelzsicherung/Feinsicherung tun?

Autor: Max (Gast)
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Nun sicherlich get da eine schlmelzsicherung, allerdings würde ich gerne 
eine Schaltung einsetzen die sich selbst wieder zurücksetzt also

- Überlast
- Kurzschluss

erkennt und dies zum Bsp. über eine LED anzeigt

hab mal eine Appnote von Maxim gesehen.
Kann diese allerdings nicht mehr finden.

Autor: Sigint 112 (sigint)
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Hi Max,
  ich glaube ein aktiver USB-Hub bringt auch schon etwas Schutz.
Aber ich meine hier im Forum schon mal gesehen zu haben, daß es extra 
Bauteile gibt um den USB-Bus galvanisch zu trennen. Das wäre natürlich 
die beste Möglichkeit.

Gruß,
  SIGINT

Autor: Max (Gast)
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@ Sigint:

Sicherlich sollten die Hubs oder der Host-Controller im PC einen solchen 
schutz besitzen.
Leider funktioniert dies nicht immer.
Diese Erfahrung musste ich selber schon an einem Test-System 
feststellen.

Deswegen würde ich gerne eine eigene Schutzschaltung einsetzen.
Habe hier im Forum auch schon von sog. Polyswitch gelesen. Allerding 
habe ich hierzu keine Details gefunden.

BIn für weitere Tipps dankbar

Autor: antworter (Gast)
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Die einfachsten Möglichkeiten (simple Strombegrenzung):

(1) Strombegrenzung mit Transistor

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204132.htm

(2) Strombegrenzung mit LM317

siehe LM317 Datenblatt (Schaltungsbeispiele)

Autor: F. Kriewitz (freddy436)
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Ich würde für den Testaufbau vermutlich einfach eine Spannungsquelle 
verwenden, nicht die vom eigentlichen USB.

Autor: Max (Gast)
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@F. Krietwitz:

Sicherlich ist eine ext. Versorung für testaufbauten vorteilhaft.
Manchmal aber auch störend. Und da ohne viel Aufwand 5V und max. 500mA 
aus dem USB Port entnommen werden können bietet es sich auch an dies zu 
nutzen.

Bei Maxim habe ich den Max1562 gefunden.
Dieser würde von den Anforderungen her alles erfüllen, leider ist der 
Strombegrenzungbereich 1...4A und dies ist leider viel zu viel für einen 
Port.

Brauche 0...500mA

Gibt es alternative IC's?

Gruß

Autor: F. Kriewitz (freddy436)
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Dann würde ich dir auch einfach vorschlagen eine Standard 
Strombegrenzungschaltung dazwischen zu bauen. Je nach Strom und 
Komponenten Wahl hast du dabei natürlich einen kleinen Spannungsabfall, 
kommt drauf an wie genau du die Versorgungsspannung brauchst.

Autor: Max (Gast)
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Nun dann ist aber soweit ich weiß, nicht der thermische Überlastschutz 
gewährleistet.

Was haltet Ihr vom  MAX4798 current-limited 500mA  ?

Gruß

Autor: F. Kriewitz (freddy436)
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Thermisch schützt der IC dich auch nicht davor das dein Board 
"verglüht", dafür müsste man ja irgendwo auf dem Board die Temeratur 
messen, der IC schützt sich nur selbst.

"+2V to +4.5V Supply Range"
Das ist wohl das einzigste Problem mit dem IC, ich würde aber trotzdem 
mal mit den mit 5V versuchen.

Autor: Max (Gast)
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Mhh das mit der Versorgungsspannung habe ich nicht gesehen.
Dadurch wird dieser Chip ausfallen.

Alternativ habe ich mir mal den MAX891 angeschaut.
Konnte aber nicht genau feststellen wie dieser sich verhält wenn ein 
Kurzschluss bzw. Überspannung eintritt und ob dieser sich nach 
beseitigung des Problems selber wieder reaktiviert.

Autor: Frank Zöllner (frankovic)
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von Maxim gibt es wie schon von Max erwähnt einen speziellen Baustein 
zur USB-Sicherung, den MAX1562ESA. Er testet sogar noch, ob der 
"Kurzschluss" nicht etwa nur durch einen grossen Kondensator verursacht 
wurde und lädt diesen ggf. kontrolliert. Der maximal erlaubte Strom wird 
per Widerstand eingestellt. Zusätzlich ist eine Thermosicherung (160 °C) 
an Bord. Im Elektor Juli/August 2006 ist mal ein Artikel dazu 
erschienen:

http://www.elektor.de/Default.aspx?tabid=28&art=5550797

Insgesamt ist zum Eperimentieren wirklich eine zusätzliche USB-Karte 
empfehlenswert. Normalerweise sind die Ports dieser Karten um einiges 
belastbarer und im Falle eines Falles geht eben nur ein Ausgang dieser 
Karte kaputt, nicht der Begrenzungs-Widerstand auf dem Mainboard.

Frank

Autor: Max (Gast)
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@Frank:

Dieser IC von Maxim ist schon genau das richtige.
Ist dieser trotzder mind. 1A Strombegrenzung für einen einzelnen USB 
Port einsetzbar?

Denn normalerweise liefert ein einzelnder Port des Mainboards nur 500mA

Wenn dies gehen würde wäre dies genial

Gruß

Autor: Frank Zöllner (frankovic)
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auch im Elekor-Artikel ist die Untergrenze 1A. Wahrscheinich ist der 
Chip eigentlich eher zum Verbau auf einem Mainboard für alle vorhandenen 
USB-Ports gedacht als zur nachträglichen Absicherung eines einzelnen. 
Wenn Du die 5V-Adern von 2 Ports parallelschaltest? Die Daten kannst Du 
ja weiterhin über nur einen Port fließen lassen.

Frank

Autor: Max (Gast)
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@Frank:

Nun das wäre eine möglichkeit aber sicherlich eine gute lösung nur um 
diesen IC nutzen zu können.

Gib es von anderen Herstellern ähnliche IC's?

Autor: Frank Zöllner (frankovic)
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Hallo Max,

mir ist leider nur der Maxim IC bekannt. Ich hab mir zum Arbeiten am 
USB-Port ne zusätzliche Steckkarte (14 Euro oder so) gegönnt, die 
strommäßig viel belastbarer als die Mainboard-USBs ist. Dennoch hab ich 
schon einen dieser 4 Ports geschrottet :-/. Seitdem habe ich die 
Elektorschaltung mit diesem IC im USB-Kabel dran, funktioniert sehr 
zuverlässig.

Frank

Autor: Max (Gast)
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@Frank:

Nun das stimmt schon.
Ich weiß leider nur nicht, ob es denn SInnvoll ist und einen Schutz 
bietet wenn der Port max. 500mA liefern kann?

Sonst würde ich das sofort bauen

Autor: Tom (Gast)
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Von Texas Instruments gibts extra für solche Fälle Schalter die maximal 
500 mA pro Port durchlassen, meines Wissens sogar mit Ausgang für die 
Überlastbedingung (zur Rückmeldung an den Hubcontroller. 
TPS2051B,TPS2052B,TPS2053B

Autor: Frank Zöllner (frankovic)
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der IC schaltet flott ab. Denke die Chancen stehen gut, dass der Port 
die kurzzeitige Überlastung überlebt. Jedenfalls besser als ohne... 
Kritisch sind wohl die SMD-Strombegrenzungswiderstände auf dem 
Mainboard, die sich mangels Wärmeabfuhr relativ schnell in Rauchwölkchen 
auflösen.

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