V tomto článku sa pozrieme galvanický izolátor USB portu založený na ADuM3160 a ADuM4070 od spoločnosti Analog Devices. Na konci článku môžete nájsť aj referenčné súbory. Partnermi na vývoji tohto produktu sú Arrow Electronics a Analog Devices, pričom vývoj a výrobu zabezpečila firma KAMAMI.pl.

Galvanické oddelenie USB portu nájde svoje opodstatnené uplatnenie v priemyselných aplikáciách, kde ho vývojár ocenní najmä z hľadiska jeho ochrannej funkcie. Zabraňuje totiž poškodeniu počítača, do ktorého spravidla zapájame napríklad programátor, alebo hardvérový debugger pri vývoji digitálnych systémov. V situáciách, kedy programované zariadenie a počítač, z ktorého zariadenia programujeme, alebo odlazujeme sú napájané z odlišného miesta napájacej rozvodnej siete (čo sa často v praxi deje), vzniká veľké riziko vzniku rozdielu zemných potenciálov jednotlivých zariadení. V extrémnych prípadoch tento efekt môže viesť až k ESD výboju, alebo preťaženia dátových nosičov.

USB izolátor - funkcie a možnosti

Galvanické, alebo elektricky nevodivé oddelenie USB portu zabraňuje vzniku takejto situácie ako je schematicky naznačené na obrázku nižšie.

Izolátor je vybavený DC-DC prevodníkom, ktorý zaisťuje konverziu 5VDC z USB vstupu na rovnaké napätie na strane výstupu a zaisťuje tak ochranu proti prípadnému preťaženiu USB portu. Maximálny výstupný výkon izolátora je 2.5W.

USB ISOLATOR je vybavený dvoma USB konektormi. Napájanie zariadenia je zabezpečené pomocou MicroUSB portu.

Biela LED dióda slúži ako umelá zaťaž pre DC-DC menič, ktoré je odporúčané výrobcom obvodu - Analog Devices - pre zabezpečenie celkovej stability obvodu meniča.

Bloková schéma USB izolátora je uvedené na obrázku vyššie. Ako DC-DC menič bol použitý špecializovaný obvod ADuM4070 (Analog Devices), ktorý budí pulzný transformátor PH0555NL od spoločnosti Pulse. Obojsmerné oddelenia dátových liniek USB rozhranie bolo dosiahnuté použitím izolátora AduM3160 (Analog Devices).

USB izolátor - funkčné vlastnosti

Obvod ADuM3160 bol v tomto prípade nakonfigurovaný do módu USB2.0FS (12Mb / s). Treba však podotknúť, že USB izolátor funguje spoľahlivo so všetkými zariadeniami komunikujúcimi s konštantnou prenosovou rýchlosťou, čo je intrinzickou vlastnosťou ADuM3160.

Funkčnosť USB izolátora bola otestovaná na nasledujúcich zariadeniach: Segger J-Link, ST-Link, USB Blaster, Xilinx Platform Cable USB, a taktiež na externých HDD diskoch s USB2.0FS rozhraním. Použiteľnosť a funkčnosť flash diskov s rozhraním USB2.0FS je taktiež samozrejmosťou.

USB izolátor bol tiež otestovaný v spojení s USB rozbočovačmi, do ktorých boli pripojená rôzne zariadenia komunikujúcich s konštantnou prenosovou rýchlosťou.

USB izolátor - výrobné súbory

Návrh PCB izolátora bol navrhnutý v programe Altium Designer. Výrobné súbory (Gerber dáta, NC Drill a BOM) sú k stiahnutiu pomocou odkazov na konci stránky.

BOM (XLS): https://mikrokontroler.pl/wp-content/uploads/2019/06/ADUM3160-BOM.zip
Gerber data : https://mikrokontroler.pl/wp-content/uploads/2019/06/ADUM3160-Gerber.zip

Viac k tejto téme a ďalšie novinky sa môžete dozvedieť na Arrow Multisolution Day v stredu 21.4.2021.
Informácie a registrácia tu: Arrow Multisolution Day (e2m.live)

Každý účastník akcie obdrží jeden USB izolátor zdarma.

https://www.arrow.com