Usb с гальванической развязкой: Модуль гальванической развязки USB

Модуль гальванической развязки USB

Каталог товаров

• Интерфейсов
• Уровней
• Диагностические
• ЦАП и АЦП

Предыдущий


Следующий

Цена:

800 р.

менее 10 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 учитываются в самом 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

Правильный выбор USB-изолятора

В этих случаях в основном нужно подтвердить, какой изолятор совместим с вашим USB-устройством, а затем выбрать самый дешевый.

Существует 2 фактора, определяющих совместимость:
Режим скорости USB и Требования к питанию

О режимах скорости USB:
Режим скорости USB отличается от USB 2.0, 3.0 и т. д. Это относится к передаче ставка, которая используется. Порты USB 3.0 3.1 поддерживают низкоскоростные, полноскоростные, высокоскоростные и сверхскоростные USB, а также устройства, предназначенные для USB 2.0, 1.1.

• Низкая скорость 1,5 Мбит/с – используется USB-мышью/клавиатурой, а также многими USB-MIDI-устройствами.
• Полная скорость 12 Мбит/с — используется большинством двухканальных звуковых карт, поддерживающих частоту дискретизации не выше 96 кГц/24 бит. Если звуковая карта поддерживает 192 кГц, то она, скорее всего, не будет работать в режиме Full Speed, даже если вы выберете более низкую частоту дискретизации.
• Высокоскоростной режим 480 Мбит/с – Используется многими новыми звуковыми картами, многоканальными (4,8,16 вход/выход и т. д.), а также стереоустройствами, поддерживающими 192/384 кГц 32 бит и DSD. Это наиболее распространенный режим скорости для новых устройств.
• SuperSpeed ​​5/10Gbps — не многим звуковым картам требуются эти скорости, но это может быть полезно с изолятором SuperSpeed, если у вас есть несколько устройств, которые вы подключаете через концентратор USB.

Тогда у вас есть Thunderbolt 3 , который использует тот же разъем, что и USB C. Это не аналог USB, но все USB-устройства могут быть подключены к порту Thunderbolt 3. Некоторые ЦАП созданы специально для Thunderbolt 3. Они не будут работать с изолятором USB.

Требуемая мощность

Разъединителям требуется некоторое количество энергии для их собственной внутренней электроники, и это зависит от того, сколько энергии остается для питания подключенного устройства.

К сожалению, для большинства звуковых карт и устройств USB не указано, сколько энергии им требуется, и это также зависит от использования (выходная громкость, частота дискретизации и т. д.). Если устройство имеет фантомное питание для микрофонов, то ему потребуется больше энергии.

Итак, что выбрать?

• Полноскоростной изолятор Hifime 29 долларов США — полноскоростной или низкоскоростной режим и устройства, не требующие энергопотребления.
• Высокоскоростной изолятор Hifime 99 долл. США — режимы высокой, полной и низкой скорости и устройства со средним энергопотреблением
• Высокоскоростной изолятор Intona 7054 229 долл. США — режимы высокой, полной и низкой скорости и устройства со средним энергопотреблением. Работает с некоторыми устройствами, которые не поддерживает высокоскоростной изолятор Hifime.
• Изолятор Intona 7055-C SuperSpeed ​​359 долл. США — поддерживает режимы SuperSpeed, Hi-Speed, Full Speed ​​и Low Speed. Если вашему устройству требуется много энергии, эта модель идеальна, так как она имеет дополнительный дополнительный вход питания (microUSB), поэтому вы можете подключить дополнительное питание к подключенному устройству.