Welche Maßnahmen sollte ich ergreifen, um die USB-Anschlüsse meines PCs während der Entwicklung eines USB-Geräts zu schützen?

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Ich beginne mit der Entwicklung eines USB 1.1-Geräts mithilfe eines PIC-Mikrocontrollers. Während dieses Vorgangs bleibt einer der USB-Anschlüsse meines PCs mit einer Steckkarte verbunden. Ich möchte den USB-Anschluss meines PCs nicht durch Kurzschluss oder versehentliches Anschließen von Datenleitungen oder einer Stromleitung zerstören . $\pm$

Wie kann ich die USB-Ports schützen? Verfügt ein Standard-USB-Anschluss über einen Kurzschlussschutz? Sollte ich Dioden, Widerstände, Sicherungen an / durch / über einige Stifte anschließen?

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usb protection

— hkBattousai
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Die Verwendung einer rücksetzbaren Sicherung im VCC ist ein guter Anfang, vorausgesetzt, Sie haben die richtige Bewertung vorgenommen. Ich kann jedoch nicht dafür sprechen, wie sie auf einer Datenleitung arbeiten würden.

— Polynom

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Die Datenleitungen würden mindestens eine TVS- oder noch bessere Optoisolation benötigen.

— Ignacio Vazquez-Abrams

Ich denke, moderne Mainboards sind etwas tolerant. Wenn ich versehentlich an einem AVR herumgebastelt habe, habe ich GND mit VCC verbunden und abgesehen davon, dass das Gerät vom System getrennt wurde (dh Windows hat den Ton "Gerät getrennt" abgespielt), ist überhaupt nichts passiert. Es könnte erwähnenswert sein, dass es keine direkte USB-Verbindung war. VCC kam über das ISP-Kabel (das es von USB bekam) und GND kam über ein USB => serielles Kabel.

— ThiefMaster

@ThiefMaster "etwas" - Ich würde es immer noch nicht vertrauen. Ich habe eine brandneue Platine gebraten (die die Hälfte der USB-Anschlüsse deaktiviert), während ich einen Standard-MicroUSB3-Stecker einsteckte - ich muss versehentlich einige Pins kurzgeschlossen haben. Punkt ist, es ist immer noch ziemlich leicht zu beschädigen.

— Bob

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Vertrauen Sie unter keinen Umständen dem Motherboard, um Sie zu schützen. Ich schaffe es, Motherboard, Tastatur, Maus und ein paar andere USB-Peripheriegeräte in die

— Luft zu jagen,

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Dies soll auf Leons Vorschlag, einen Hub zu verwenden, erweitert werden.

Die USB-Hubs sind nicht alle gleich aufgebaut. Inoffiziell gibt es mehrere "Klassen":

Günstige Hubs. Diese sind so kostenoptimiert, dass sie sich nicht mehr an die USB-Spezifikation halten. Häufig sind die + 5V-Leitungen der Downstream-Ports direkt mit dem Computer verbunden. Keine Schutzschalter. Vielleicht eine Polyfuse, wenn man Glück hat.
edit: Hier ist ein Thread, in dem das OP angibt, dass ein nicht richtig gestalteter USB-Hub seinen PC zurückspeist.
Anständige Naben. Die nachgeschalteten + 5V werden über einen Schalter mit Überstromschutz angeschlossen. ESD-Schutz ist normalerweise vorhanden.
Industrielle Hubs. Es gibt normalerweise einen seriösen Überspannungsschutz in Form von Fernsehgeräten und rücksetzbaren Sicherungen.
Isolierte Hubs. Zwischen dem Upstream-Port und den Downstream-Ports besteht eine tatsächliche galvanische Trennung. Die Isolationsbewertung liegt in der Regel zwischen 2 kV und 5 kV. Isolierte Hubs werden verwendet, wenn eine wirklich hohe Spannung von einem nachgeschalteten Anschluss (z. B. Netzstrom, Defibrillator, Gegen-EMK von einem großen Motor) kommen kann. Isolierte Hubs werden auch zum Brechen von Erdschleifen unter Vanillebedingungen verwendet.

Was zu verwenden ist, hängt von der Art der Bedrohung ab, die Sie erwarten.

Wenn Sie sich mit Kurzschlüssen zwischen Strom- und Datenleitungen befassen, können Sie einen anständigen Hub verwenden. Im schlimmsten Fall wird der Hub-Controller geopfert, der Anschluss des Laptops bleibt jedoch erhalten.
Wenn Sie befürchten, dass eine Spannung von mehr als +5 V an den PC gelangt, können Sie den Hub mit einem Überspannungsschutz aus TVS und Polyfuse verstärken. Ich spreche jedoch immer noch von relativ niedrigen Spannungen in der Größenordnung von +24 V.
Wenn Sie mit sehr hohen Spannungen zu kämpfen haben, ziehen Sie isolierte Gasentladungsröhren in Betracht. Erwägen Sie die Verwendung eines Computers, dessen Verlust Sie sich leisten können.

— Nick Alexeev
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Was ist, wenn wir uns Sorgen um andere Geräte machen, die an denselben Hub angeschlossen sind? Würde ein Industriezentrum ausreichen?

— User42875

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@ user42875 Die Antwort lautet: Möglicherweise hängt dies von einem bestimmten Hub und von der erwarteten Bedrohungsstufe ab. Sie müssten sich die Spezifikationen Ihres speziellen Industrie-Hubs ansehen.

— Nick Alexeev

@NickAlexeev ok, aber wie macht man auf amazon konkret den Unterschied zwischen einem "billigen" und einem "anständigen" Hub? Und warum nicht mit USB-Isolator (die günstigsten Kosten um 10 $)

— JinSnow

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Verwenden Sie einen Hub. Sie sind recht günstig und Ihre USB-Anschlüsse sind absolut sicher, egal was Ihr Gerät tut.

— Leon Heller
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Naja, nichts ... diese Hubs sind nur für ein paar kV im Wert von Isolation ausgelegt;)

— Polynom

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Wenn es sich bei dem Hub um einen passiven Hub handelt, sind die Stromversorgungspins direkt mit den Stromversorgungsleitungen des PCs verbunden, oder sie bieten immer noch eine Stromisolierung?

— alexan_e

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@ Guido Schlechte Geschichte. Ihr Lehrer wusste nicht, was er tat. Lightning kann wie kein anderes Unternehmen über einen zivilen USB-Hub springen. Ein geeigneter Blitzschutz wird erreicht, indem der Großteil der Ladung durch Gasentladungsröhren (GDT) auf Erde umgeleitet und die verbleibende Ladung mit TVS Zenern geklemmt wird.

— Nick Alexeev

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Als jemand, der dies für seinen Lebensunterhalt tut, sollte jeder billige Hub in-line Ihnen 100% igen Schutz bieten, wenn Ihr Motherboard einen angemessenen Kurzschlussschutz bietet. Wir verwenden sie die ganze Zeit, auch wenn wir ESD-Tests an unseren Teilen durchführen (15-kV-Zaps sind ziemlich unterhaltsam), und haben noch nie einen Host-Port in die Luft gesprengt oder herausgenommen.

Die Datenleitungen von einem billigen Hub können einfach nicht physisch mit dem PC verbunden werden - dazwischen muss ein Hub-Chip vorhanden sein, um die Kommunikation für die 4 oder 7 Ports zu trennen, die der Hub bereitstellt. USB ist kein Bus wie Ethernet - das Verbinden mehrerer Ports über Kabel funktioniert einfach nicht, da die Signalisierung zu stark auf Gleichstrompegeln basiert. Dieser Hub-Chip bietet nahezu kinderleichten Schutz zwischen Ihrem Gerät und dem Host-Port auf den Datenleitungen.

Macht ist ein anderes Thema. Ich hatte ein Motherboard, dessen Strom den USB-Anschluss mit einer Sicherung an der USB 5V-Leitung begrenzte - keine rücksetzbare Polyfuse, sondern eine Schmelzdrahtsicherung. Ein unbeabsichtigter Kurzschluss erforderte eine größere Motherboard-Operation. Strom ist der Bereich, der am wahrscheinlichsten Probleme verursacht. Kaufen Sie einen Hub mit guter Stromversorgung (z. B. im Wert von 25 USD), verwenden Sie den mitgelieferten Adapter, und schon kann es losgehen.

Wenn Sie wirklich paranoid sind, erlaubt USB bis zu 4 Hubs zwischen dem Host und dem Gerät. Kaufen Sie 4 verschiedene, günstige Naben, schließen Sie sie an und probieren Sie es aus.

Viel Glück

— Frank Schwab
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Das Stapeln mehrerer Hubs hat einen weiteren Vorteil. In den Anfängen von USB war es nicht ungewöhnlich, Geräte zu sehen, die nicht gut oder überhaupt nicht funktionieren, wenn mehr als ein Hub vom Host entfernt ist. Regelmäßiges Testen mit vier sollte viele Annahmen hinsichtlich der geringen Latenzzeit erschüttern. Vergessen Sie nicht, auch mit weniger Hubs auf ordnungsgemäßen Betrieb zu prüfen, wenn Sie sich auf die Betriebssicherheit verlassen können.

— RBerteig

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Als jemand, der auch USB-Hardware-Prototypen an PCs anschließt, sollten Sie sich auch darüber im Klaren sein, dass schuppige USB- Software das Host-Betriebssystem zum Absturz bringen kann. Wir haben Probleme mit Windows beim Deaktivieren von USB-Anschlüssen (Neustart erforderlich). Auch OSX wird manchmal aufgrund von schlechten USB-Daten in Panik geraten.

— David Poole

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Analoge Geräte stellen eine Zwei-Chip-Lösung für Ihr Problem dar. Sie bieten eine vollständige Leistungs- und Datenisolierung für den USB-Bus mit bis zu 12 MBit / s, was für Ihre Anforderungen in Ordnung sein sollte:

http://www.ubasics.com/usb_isolator

Stromversorgung - ADuM5000-
Daten - ADuM4160

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Es gibt eine Reihe von Evaluierungskits und Breakout-Boards, die die Verwendung für diejenigen vereinfachen, die mit einem Lötkolben nicht handlich sind.

— Adam Davis
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Und wie schützt er den USB, wenn er diesen baut und das erste Mal testet

— ;-)

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@Myforwik Er wird einen Hub benutzen!

— Ian Boyd

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Verwenden Sie einen drahtlosen Hub. Ich möchte, dass jemand ein USB-Gerät erstellt, das ein Motherboard über den drahtlosen USB-Hub brät ...

— BenjiWiebe
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Möchten Sie meine 10-kV-Tesla-Spule im Abstand von wenigen Zentimetern testen?

— Elliott Frisch

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Natürlich würde er das gerne sehen, wer würde das nicht? :)

— Paul Becotte

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@PaulBecotte Die Underwriter von UL. ;)

— Elliott Frisch

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@BenjiWiebe Lassen Sie mich zuerst ein USB-Kabel heißkleben ...

— Elliott Frisch

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Funkenstreckenwicklung mit einem Neonzeichentransformator ; Es war ein lustiges Wochenendprojekt.

— Elliott Frisch

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Die Verwendung eines Hubs mit eigener Stromversorgung ist eine gute Idee. Sie können auch eine USB-Zusatzkarte in Ihrem PC anstelle der integrierten USB-Anschlüsse Ihres Systems verwenden, um weiteren Schutz zu bieten.

— John
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Wenn das Gerät, das Sie verwenden, über den USB-Anschluss verfügt, reicht ein einfacher Hub aus. Wenn das Gerät ein externes Netzteil verwendet, verwenden Sie die Isolierung. Ich spreche aus Erfahrung davon. Einer meiner USB-Anschlüsse meines MacBook Pro ist aufgrund eines Groundloops mit einem extern mit Strom versorgten Arduino-Board gebraten. Eine der anderen Antworten bietet eine gute Lösung für die kostengünstige USB-Isolierung.

— Jelbert
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