Usb с гальванической развязкой: Модуль гальванической развязки USB

Модуль гальванической развязки USB

Каталог

ДОСТАВКА

ЗАКАЗАТЬ

КОНТАКТЫ

ГЛАВНАЯ

По телефону

По почте

Телефон

Фамилия*

Email*

Придумайте пароль

На указанный Вами телефонный номер поступит звонок, введите последние 4 цифры номера телефона.

Изменить номер

Код из СМС

По телефону

По почте

Пароль

Предыдущий

Следующий

Цена:

950 р.

менее 50 шт.

Уже в корзине

Код товара:
10933

Описание товара

Модуль гальванической развязки USB предназначен для полной гальванической изоляции интерфейса USB.  Позволяет производить «горячее» подключение (отключение) периферии, т.е. без отключения от электрической сети компьютера и периферии. Даже самый аккуратный человек рано или поздно может переключить USB шнур на ходу, что может повлечь за собой выход из строя техники. Дело в том, что огромное количество аппаратуры самого разного назначения, имеет слаботочный перманентный потенциал, иногда достигающий половины уровня сетевого напряжения. В результате, потенциалы между общими шинами у разных устройств могут очень сильно отличаться и, при переключении кабеля, вывести из строя USB порты. Использование данного кабеля защищает соединяемые устройства и значительно уменьшает шумы в полезном сигнале.

Применение

Гальваническая развязка шины USB:

• в медицинских системах;
• в промышленных системах;
• в средствах радиосвязи, например для гальванической развязки компьютера и трансивера или подключения интерфейса без гальванической развязки (например Rig Expert) к компьютеру;
• в офисных и прочих АТС;
• другой периферии с питанием от электрической сети.

Характеристики:

• Совместимость с USB 2.0
• Повышенная устойчивость к электростатическому разряду в соответствии с IEC 61000-4-x
• Напряжение питания: 4.0…5.5 В
• Максимальный ток нагрузки: 200 миллиампер
• Максимальный потребляемый ток:
  • 7 мА при передаче данных в обратном канале со скоростью 1.5 Мбит/с
  • 8 мА при передаче данных в обратном канале со скоростью 12 Мбит/с
  • 2.5 мА при неактивном состоянии обратного канала

• Двунаправленная связь
• Защита от короткого замыкания в обратном канале
• Работа при повышенной температуре: 105°C
• Передача данных в режиме low и full speed: 1.5 Мбит/с и 12 Мбит/с

Модуль гальванической развязки построен на специализированной микросхеме ADUM3160 (Datasheet, ENG).

Похожие позиции

Гальваническая изоляция USB 2.0 High Speed / Хабр

Эта статья — новый способ «разогнать» изолированный USB-порт. Здесь приведен частный пример, а так же немного дополнительной информации про скорость USB.
Если сильно постараться, то можно ужать данную статью до мема.

Рис.1 Краткое содержание статьи

Общаться и с людьми бывает небезопасно — неосторожное слово и у кого-то полыхнет, сложная мысль заставит зависнуть, а упоминание матери вообще может напрочь закоротить весь обмен информацией. С цифровой электроникой почти то же самое. USB — один из самых популярных цифровых интерфейсов для подключения чего-бы-то-ни-было, и задача его обезопасить (== изолировать) возникает часто.

Практическая часть

В 2009м году миру явили ADuM4160 — USB-изолятор. Казалось бы, чего еще желать, однако, из трёх возможных скоростей USB 2.0 (1500 Кбит/c, 12 Мбит/с, 480 Мбит/с) микросхема поддерживает только две самые медленные. Обычно этого вполне достаточно, чтобы реализовывать HID-устройства, виртуальные COM-порты. Это перекрывает практически все потребности при работе с микроконтроллерами, но сегодня мы преодолеем это ограничение. Недавно (в ноябре 2021!), Texas Instruments выпустили партию инженерных образцов микросхемы ISOUSB211.

Мне повезло заполучить пару микросхем и протестировать их работоспособность. В схемотехнике я не выдумывал ничего за границами даташита и развёл небольшую платку с прицелом на имеющийся у меня на руках корпус. Я развёл собственный изолированный DC-DC преобразователь, но для того чтобы быстрее перейти к тестам я использовал старенький SBT01L-05

Рис. 2 Печатная плата после монтажа компонентов.
Динозавры передают пакеты через гальванический барьер

В качестве первого теста я скопировал туда-обратно файлы на флешку, получив ~23 МБайт/с (184 МБит/с) для чтения и ~10 МБайт/с (80 МБит/с) для записи (см. Рис. 3)

Рис. 3а Скорость чтения и скорость записи (SanDisk Cruzer Blade USB Device)
через изоляторРис. 3б Скорость чтения и записи (SanDisk Cruzer Blade USB Device)
без изолятора

Я результатом доволен скорость High Speed взята! Ура! Спасибо за внимание! Фото поделки в сборе на рисунке 4.

Рис. 4 Вид готового устройства

Факультативная теоретическая часть

Тэкс, почему-то некоторые не расходятся… Дайте угадаю, у вас в голове сейчас что-то такое: «Так, @coolebyak, ты говорил про USB 2.0 High Speed, у которого 480 Мбит/с или 60 МБайт/c. А результаты-то у тебя на скриншотах меньше! Обман!»
Я рад, что вы остались, потому что это действительно может сбить с толку. Лаконичный ответ на этот вопрос лежит в сети уже с 2011-го. По сути, я сейчас повторю, что ответили вот в этом посте, но только переводя с английского.

USB 2.0 использует фреймы в 1 мс, а в режиме High Speed (480 Мбит/с) они делятся на 8 микрофреймов. Максимальный размер пакетов, используемых запоминающими устройствами USB, составляет 512 Байт. Согласно этому очень информативному документу теоретический максимум составляет 13 пакетов на микрофрейм. Итак, теоретическая максимальная скорость USB-накопителя 2 составляет:

1000 * 8 * 512 * 13 = 53248000 ~ = 53 МБайт/с

Рис. 5 Таблица теоретических пределов скорости передачиРис. 6 USB-фрейм для массовой передачи данных

На практике слабым местом, как правило, является сама флешка. В качестве примера приводят временную диаграмму записи в NAND Flash (Рис. 7). Время для каждого передаваемого пакета можно разбить на три участка: 1) время для выполнения USB-передачи, 2) первичные временные затраты операционной системы (или встроенного ПО) и 3) время программирования NAND Flash.

Рис. 7 Пример узкого места для скорости передачи данных по USB

Получается, для моей видавшей виды флешки результаты вполне достойные. Главное, что они выше 1.5 МБайт/с.

Результаты и выводы

Испытание высоким напряжением еще предстоит, пока что могу сказать лишь, что электрический разряд от шерстяного свитера микросхема выдерживает. Прототип изолятора получен и успешно испытан на флешках, камерах, внешних аудиокартах. Что очень меня радует, чем делюсь и хвастаюсь здесь. Надеюсь, Texas Instruments наладят производство и в скором времени эти микросхемы снова появятся в продаже и будут дешевле ~13$. Надеюсь, было полезно. Теперь точно Спасибо за внимание!

P.S.

Пример, как задачу изолирования USB 2.0 High Speed решить супер дорого. 2*ULPI, 2*ПЛИС, быстродействующие оптопары и не забывайте — кто-то это программировал.

P.P.S.

Прикладываю схему. На ней отсутствует разработанный мною изолированный DC-DC, т.к. я его ещё не тестировал.

Схема принципиальная

USB-изоляторы | Analog Devices

USB-изоляторы защищают коммуникационный интерфейс между хостом, таким как ПК, и его периферийными устройствами. Используя технологию цифровой изоляции i Coupler®, Analog Devices предлагает компоненты SOIC, совместимые с USB 2.0, со скоростью передачи данных до 12 Мбит/с, которые обеспечивают защиту от электромагнитных помех и безопасную изоляцию, сокращают размер и время проектирования, а также снижают стоимость системы. Приемопередатчики USB µModule® (микромодуль) с гальванической развязкой интегрируют интерфейс USB с изолированным преобразователем постоянного тока в постоянный до 2,5 Вт изолированной мощности и обеспечивают электростатический разряд ±15 кВ. Будь то хост, концентратор, разветвитель шины или периферийное устройство, эти прозрачные цифровые USB-изоляторы просты в использовании — они просто работают — и при этом соответствуют строгим стандартам, предъявляемым к медицинским и промышленным приложениям.

Таблица выбора продуктов

Информация о безопасности и соответствии нормативным требованиям

Семейство устройств цифровой развязки i было протестировано и одобрено различными регулирующими органами, включая UL, CSA, VDE, TÜV, CQC, ATEX и IECEx. В этой таблице приведены полученные рейтинги для каждого продукта и ссылки на копии действующих сертификатов безопасности.

Посмотреть рейтинги безопасности продукта

Ресурсы EMC

Будь то компонент или часть более крупного решения системного уровня, необходимо соблюдать требования по электромагнитной совместимости, а наилучшие методы проектирования EMC используются в начале проектирования. Будьте готовы к процессу сертификации и опередите игру с нашим набором ресурсов.

Упростите процесс сертификации

Все ресурсы

Видео

• Технический чат с аналоговыми устройствами: i Соединитель, цифровая изоляция

• ADI и Mouser Chalk Talk: Влияние CbM на интеллектуальное производство

• i Серия для обучения прецизионной цифровой изоляции муфты

  РЯД

• Защитите свои инновации: от высокой точности до высокой мощности

Технические статьи

• Использование полиимидной пленки для цифровых изоляторов

USB-A/-C с гальванической развязкой? — Карта расширения

Фабиан_Кастилан
14 ноября 2022 г. , 23:13

#1

Мне кажется, что доступные в настоящее время карты расширения для USB-A и USB-C не имеют гальванической развязки между ноутбуком и любым подключенным устройством. Верно ли это предположение? Если да, то есть ли планы сделать версии с гальванической развязкой в ​​(ближайшем) будущем? Это позволит использовать ноутбук Framework в высоковольтных приложениях и обеспечит защиту от поражения электрическим током как для пользователя, так и для самого ноутбука.

Пол_Комб
15 ноября 2022 г., 00:44

#2

Просто мысли вслух, поскольку корпус металлический, я не уверен, что вы сможете получить достаточную изоляцию, даже если у вас будет правильная схема. Разве что залил модуль эпоксидной смолой…?

Наверное, я не знаком с фактическим вариантом использования. Я привык думать об изолированном USB для таких вещей, как контуры заземления и помехи. Не могли бы вы немного объяснить, каков ваш вариант использования?

Тем не менее, у DIgiKey есть небольшая статья с практическими рекомендациями, https://www.digikey.com/en/articles/techniques-and-solutions-for-usb-power-and-data-isolation, и она выглядит достаточно просто. ADUM6140, показанный внизу, поддерживает USB Full Speed ​​(12 Мбит/с, что кажется самым быстрым из возможных), и он немного великоват, но я думаю, что его можно было бы втиснуть в карту, если бы удалось решить все другие проблемы. Я думаю, что их рекомендуемый изолирующий трансформатор тоже может подойти.

Ой, исправляюсь, версии на 480 Мбит нет, а есть у японской фирмы изолятор USB 3.0 5 Гбит.

Фабиан_Кастилан
15 ноября 2022 г., 13:37

#3

Мне пока нравятся ваши мысли, у меня есть дополнительные комментарии к тому, что вы сказали. Корпус Ethernet-карты пластиковый, так что изолированную карту тоже можно сделать из пластика. На мой взгляд, возможно заполнение эпоксидной смолой, это ухудшит ремонтопригодность, но ремонт, скорее всего, аннулирует любую сертификацию. Точно так же можно утверждать, что более длинная карта более чем компенсирует предоставляемую выгоду. Я считаю, что это также поможет отличить изолированную версию от обычной, чтобы случайно не использовать неизолированную версию.

Мой конкретный вариант использования — для программирования микроконтроллеров, которые находятся на изолированном уровне от земли в высоковольтных системах, в случае отказа системы заземление соединения может быть поднято до максимального напряжения системы. С обычными картами это может привести к тому, что ноутбук подвергнется воздействию высокого напряжения, а корпус ноутбука также будет подключен к этому напряжению, прикосновение к корпусу (т. е. использование ноутбука) теперь приведет к замыканию электрической цепи.
Конечно, есть и другие меры безопасности, которые предотвратят этот худший случай, например удаление микропроцессора из системы, но мы все знаем, что кому-то будет лень.