Меню

Защита usb устройств по току

Методы защиты USB-интерфейсов от ESD.

Методы защиты USB-интерфейсов от ESD.

Метод защиты USB -устройств от статических разрядов достаточно прост и традиционен — использование специальных подавителей разрядов — супрессоров ( Suppressor ). В USB -устройствах можно встретить несколько типов супрессоров:

Комбинированные супрессоры диодного типа.

Комбинированные транзисторные TVS -супрессоры.

Комбинированные супрессоры диодного типа.

Подавители выбросов напряжения являются обычно полупроводниковыми приборами, у которых ВАХ аналогична стабилитрону. В условиях нормальной работы ограничители являются высокоимпедансной нагрузкой по отношению к защищаемой схеме и служат для защиты цепи. В идеальном случае, устройство выглядит как разомкнутая цепь с незначительным током утечки. Когда напряжение переходного процесса превышает рабочее напряжение цепи, импеданс ограничителя понижается, и ток переходного процесса начинает течь через ограничитель. Мощность, образовавшаяся при переходном процессе, рассеивается в пределах устройства и ограничивается максимально допустимой температурой перехода. Когда линейное напряжение достигает нормального уровня, ограничители автоматически возвращаются в высокоимпедансное состояние. Примером таких устройств является TVS -диод (рис. 1).

TVS -диоды бывают двух типов: несимметричные и симметричные. Отличие их вольт-амперных характеристик демонстрирует рис. 2. Особенностью защиты линий USB является то, что необходимо обеспечивать защиту высокоскоростных и низковольтных линий, именно поэтому часть защитных устройств, например TVS -диоды, применяться в USB не могут. На напряжениях, ниже 5В, стандартная технология TVS -диодов становится непрактичной. Решением данной проблемы является применение регулирующих низкоемкостных диодов (рис. 3).

Между двух устройств, находящихся на линии, включены два источника фиксированного напряжения — питающее напряжение ( VCC ) и «земля» ( GND ). В тот момент, когда импульс напряжения на линии превысит сумму прямого напряжения диода и опорного напряжения, диоды направят его на питающую шину или «землю». Достоинством этого метода является низкая емкостная нагрузка, быстрое время реакции и двунаправленность (относительно опорного напряжения). Однако есть и недостатки, заключающиеся в том, что дискретные компоненты не рассчитаны на высокие скачки тока, связанные с ESD и могут выйти из строя. Другая проблема этого метода — это перенаправление импульса на питающую шину, что может привести к повреждению компонентов источника питания и других элементов, подключенных к этой же шине питания. Решает эту проблему добавление диода TVS на шину питания, для того, чтобы импульс перенапряжения направлялся на землю (рис. 4).

Именно таким образом и получают комбинированные супрессоры диодного типа. Пример использования комбинированного супрессора (типа NUP 4201 DR 2) для защиты двухканального интерфейса USB 2.0 приводится на рис. 5. В принципе, в USB -устройствах можно встретить применение более простых интегральных супрессоров на базе регулирующих диодов. Примеры построения таких супрессоров представлены на рис. 6.

Комбинированные транзисторные TVS -супресеоры.

Целое семейство интегральных супрессоров было предназначено для интерфейса USB 1.1. Их эквивалентная структура и распределение сигналов по контактам показаны на рис. 7. Супрессоры такого типа выпускались фирмой Texas Instruments , и имели маркировку SN 65220 (одноканальный супрессор), SN 65240 и SN 75240 (двухканальные супрессоры). Микросхемы этого типа обеспечивают подавление шумовых выбросов напряжения, образованных самыми различными источниками, уменьшая тем самым вероятность отказа микросхем контроллеров USB .

Основными характеристиками и особенностями супрессоров этого типа являются:

напряжение ограничения . 6В;

малый ток утечки . I мкА при напряжении 6В;

малое значение емкости . 35 пф;

защита о ESD до 15 кВ;

мощность импульса . до 60Вт;

максимальное значение броска прямого тока . ЗА;

максимальное значение броска обратного тока . -9А.

Вольт-амперная характеристика микросхем этого типа показана на рис. 8, а на рис. 9 демонстрируется принцип подключения микросхем к линиям USB . Микросхемы этого типа не предназначены для использования в интерфейсе USB 2.0 — этому мешает величина емкости супрессора. Емкость 35 пФ является малой лишь для USB 1.1, т.е. для скоростей LS и FS , а для скорости HS в USB 2.0 это значение является остаточно большим. Для защиты интерфейса USB 2.0 фирмой Texas Instruments производятся микросхемы на основе регулирующих диодов, например, микросхема TPD 2 E 001.

Под дискретными супрессорами обычно подразумевается сразу несколько типов электронных приборов. Реальное же применение для защиты USB -интерфейсов нашли следующие из них:

Импульсные предохранители — Pulse Guard ( PG );

Многоуровневые варисторы — Multi Layer Varistors (MLV);

Позисторы — Positive Temperature Coefficient (PTC).

Комбинация этих элементов защиты позволяет организовать полнофункциональную защиту всех элементов USB интерфейса. Принцип организации электростатической защиты USB интерфейса с помощью дискретных элементов демонстрируется на рис. 10. Дадим краткую характеристику элементов этой защиты.

Voltage — это импульс напряжения, возникающий на супрессоре в период пока его сопротивление изменяется с большого на малое, т.е. это выброс, возникающий в момент, когда супрессор переходит в режим фиксации напряжения. Но так как инерционность PulseGuard очень мала (менее 1 нс), этот всплеск получается очень коротким и его амплитуда составляет не более 1000 В. Таким образом, получается, что приборы PulseGuard пропускают короткие всплески напряжения величиной до 1000 В, но это, на самом деле, не страшно, т.к. все современные микросхемы имеют встроенную защиту от подобных всплесков величиной до 2000 В. Приборы PulseGuard предназначены для поверхностного монтажа и бывают двух типов — для защиты одной линии (серия PGB 0603, например, PGB 0010603) и для защиты двух линий, выпускаемых в корпусах SOT 23.

Импульсные предохранители PulseGuard, выпускаемые фирмой Littelfuse из полимерных композитных материалов, являются ESD -супрессорами с очень малым значением емкости (0.055 пФ), что позволяет использовать их для защиты высокочастотных каналов передачи данных, и, в частности, каналов USB , работающих на скоростях HS (до 480 Мбит/с). Малая емкость этих приборов, практически, не искажает форму сигналов на информационных линиях (рис.11). Вольт-Амперная характеристика приборов PulseGuard представлена на рис.12. На этой характеристике наблюдается всплеск напряжения — Trigger Voltage (напряжение включения).

Trigger обычные SMD компоненты: чип-резисторы и чип-транзисторы. Основные характеристики PulseGuard :

напряжение включения . 1000В;

напряжение фиксации . 150В;

максимально допустимое постоянное напряжение на защищаемых линиях . 24В;

емкость . 0.055 пФ;

время реакции . менее 1нс;

ток утечки (при 6В) . менее 1нА;

минимальное количество выдерживаемых импульсов . 1000.

Последняя из приведенных характеристик говорит о том, что существует некоторый предел использования приборов PulseGuard , т.е. постепенно, с каждым новым срабатыванием, они несколько деградируют. Теоретически, существует такой момент времени, когда очередной ESD -разряд не будет «поглощен» супрессором и приведет к отказу USB -устройства.

Варисторы MLV предназначены для защиты линий питания и «земли» USB интерфейсов. Приборы MLV , фактически, являются типичными варисторами, задача которых заключается в защите от воздействия напряжения, имеющего больший номинал, чем порог срабатывания варистора. Принцип функционирования MLV при возникновении ESD -разряда поясняет рис.13. Приборы MLV , также выпускаемые фирмой Littelfuse ®, представляют собой компоненты поверхностного монтажа.

Позисторы РТС — это терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления (+ТКС). Эти приборы позволяют защитить линии USB от больших токов, вызванных, короткими замыканиями линии +5 V и GND . При возникновении короткого замыкания в линии +5В, ток через РТС резко возрастает, что приводит к его разогреву и увеличению сопротивления. Переходя в состояние высокого сопротивления, РТС, фактически, размыкает цепь питания, отключая тем самым устройства USB . После того как причина большого тока в канале +5 V будет устранена, РТС остывает и восстанавливает свое малое сопротивление. Все выше перечисленные элементы защиты могут быть использованы и для защиты линий Fire Wire и Ethernet .

Читайте также:  Потребляемая двигателям мощность в зависимости от тока

Источник



Защита USB-устройств от статики. Чипы TPD2E001, USB6B1, STF202-22T1G

Многие производители предлагают готовые решения защиты от ESD, например чипы TPD2E001 (Texas Instruments), USB6B1 (STMicroelectronics), STF202-22T1G (ON Semiconductors). См. даташиты внизу.

Схемотехника таких микросхем обычно представляет собой два варианта — стабилитрон и две пары диодов или более сложная схема с резисторами и конденсаторами. Второй вариант, кстати, уже содержит два резистора по 22 Ома, необходимых для согласования линий и резистор 1,5 кОм, определяющий скорость работы USB (LowSpeed/FullSpeed).

Отдельный стабилитрон защищает линию питания +3.3 V, хотя рекомендуется защищать в первую очередь входное питание +5 V USB. Для защиты входного питания можно поставить ещё один защитный стабилитрон на 5.6 V, подключенный параллельно питанию. Или использовать защитный диод между питанием 3.3 V и 5 V.
Для второго варианта я встречал решения, где резистор 1,5 кОм выведен на отдельную ногу микросхемы и не подключен к защитному стабилитрону, что позволяет подключать этот стабилитрон к шине 5 V, а не 3,3 V.

Характеристики защитных компонентов весьма внушительные, вот например предельные значения для сборки USB6B1:
VPP Peak pulse voltage:
IEC61000-4-2 contact discharge — 8 kV
IEC61000-4-2 air discharge — 15 kV
MIL STD883C-Method 30 15-6 — 4 kV
Peak pulse power 8/20 µs — 500 W
Peak pulse current 8/20 µs — 25A
Peak pulse current 2/10 µs — 40A

Применять эти микросхемы защиты в конкретных схемах достаточно просто. Они ставятся в разрыв между USB-разъёмом и самой схемой, к которой и подключаются шины питания и сигналы D+ и D-.
Для примера привожу часть принципиальной схемы (ЦАП на микросхеме PCM2704) соответственно без защиты, с защитой первый вариант, с защитой второй вариант:

Какой вариант предпочтительнее — выбирайте сами, в том числе исходя из доступности такого рода микросхем. Обращайте внимание на скорость передачи данных. Для высокоскоростных режимов USB2.0 и USB3.0 второй вариант не всегда годится из-за большой емкости фильтров сигнальных цепей.

Даташиты

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Источник

Подскажите аппаратную защиту USB .

13 лет на сайте
пользователь #101566

Встал такой вопрос. У знакомого в фотолаборатории стоит обычный компьютер. Люди приносят свои флэшки чтобы с них распечатать фотографии. И нередко эти флэшки убитые, ими выпаливается контроллер USB. Для самых умных — не в переднюю панель системника а в колодки сзади материнки.

Так вот — есть ли какое-то внешнее устройство, которое бы защитило контроллер, если воткнута такая вот флэшка? Например, если она закорочена, просто сработает предохранитель. Перепаивать материнки дорого, проще новую купить. Ставить в PCI отдельный контроллер USB тоже довольно накладно: сгоревший такой дешевле поменять, чем материнку, но все равно не выход. Тем более если он в свою очередь сгорев выпалит PCI. Если кто сталкивался, помогите пожалуйста.

14 лет на сайте
пользователь #85868

bilet, а если попробовать через USB-хаб подключать? Он дешевле, чем контроллер.

13 лет на сайте
пользователь #101566

DiMoS1988, была такая идейка, но не факт что хаб за собой контроллер в электронный рай не утащит. Хотелось бы конечно узнать, может для таких случаев выпускаются (полу)промышленные решения по аналогии с автоматами в щитках дома. Или ограничители по току. В общем чтобы раз и навсегда решить проблему, а не покупать десяток внешних контроллеров/хабов. Если кто может что подсказать, пусть и выпущенное ограниченной серией или дорогое и у нас не доступное в широкой продаже, все равно буду признателен.

14 лет на сайте
пользователь #77998

bilet, хаб представляет собой отдельный чип со всей обвязкой. так что дохнуть должен именно он первым. других методов не знаю

18 лет на сайте
пользователь #5127

убить контроллер может, по идее, только КЗ по питанию.

Следовательно, нужно защитить шину питания предохранитилем.

Обратись в Паяльник и Отвертку ТИМ. подскажут что-нить дельное.

16 лет на сайте
пользователь #29380

Было похожее, когда телефон с подзарядкой от USB палил материнки (3 шт).

Купил USB-концентратор с отдельным питанием и проблема исчезла.

14 лет на сайте
пользователь #77998

убить контроллер может, по идее, только КЗ по питанию.

или КЗ питания на шину данных

13 лет на сайте
пользователь #101566

Спасибо всем за участие.

adminius, хотелось бы, чтобы вообще ничего не дохло, хабы тоже денег стоят.

Rhezus, не то чтобы есть большое желание паять на досуге такого Франкенштейна. Поэтому и интересуюсь, вдруг кто встречал готовые варианты.

NafNaf, ссылочки на такие продукты не подскажете? Может быть это как раз то, что подойдет моему знакомому.

18 лет на сайте
пользователь #5127

поиск на shop.by по фразе usb hub

У большинства хабов питание от usb-хоста.. но есть и с вненшним питанием (это более правильный вариант)

в этом случае выгорание usb контроллера компа точно не грозит.

16 лет на сайте
пользователь #29380

bilet, как правильно сказал Rhezus, используй хаб с внешним питанием.

У меня такой, правда год уже без дела лежит, т.к. не тянет внешние винты.

13 лет на сайте
пользователь #101566

Rhezus, NafNaf, еще раз спасибо

11 лет на сайте
пользователь #188435

Исходя из пунктов в техданных

APPH151 — оборудован системой предохранения от перенапряжения

любые ли хабы с внешним питанием подойдут? И причем тут предохранение от перенапряжения?

18 лет на сайте
пользователь #5127

а какое вообще перенапряжение может быть? что за бред?

11 лет на сайте
пользователь #188435

а какое вообще перенапряжение может быть? что за бред?

Может быть неправильный перевод и имелось в виду защита от перегрузки по току. Или же перенапряжение по питанию 220 В.

Но исходя из разницы в цене более чем в 2 раза можно сделать вывод, что в дорогом защита от перегрузки по току есть, а в дешевом ее нет. Я понимаю так, что любой хаб с питанием от сети 220 В защищает контроллер USB ПК, сгорая сам, а те, что с защитой по току не сгорают и сами.

У знакомого в фотолаборатории стоит обычный компьютер. Люди приносят свои флэшки чтобы с них распечатать фотографии. И нередко эти флэшки убитые, ими выпаливается контроллер USB.

Возник вопрос: а как клиенты записали свои фотографии на такую флешку? Похоже, что дело в разных перегрузочных способностях контроллеров USB на разных матплатах

Читайте также:  Кратность тока отношение тока уставки

Нашел вот такую штуку в продаже

USB HUB D-Sparrow HB0002 (4ports ext Foldable)

Защита от короткого замыкания и выявление избыточного тока

Выходное напряжение для каждого порта: 5В

Выходной ток для каждого порта: 200мА; с адаптером: 500мА

Питание: от USB порта. Возможно питание от внешнего адаптера (приобретается отдельно)

Возникает вопрос: защита от короткого замыкания и выявление избыточного тока будет работать без внешнего адаптера?

И насчет потребления: сколько потребляют флешки, сканеры, принтеры и т.д.

А вот еще дешевле вариант без сетевого адаптера

USB HUB D-Sparrow HB0001 (4ports ext Slim)

Защита от короткого замыкания и выявление избыточного тока

13 лет на сайте
пользователь #101566

Bloomsbury, вы не представляете, сколько D-Sparrow я отправил поставщикам по гарантии. Качество просто ужасное. Китай в худшем смысле.

Bloomsbury:

Возник вопрос: а как клиенты записали свои фотографии на такую флешку?

Не узнавал, в первом посте я написал, что комп не мой, всего лишь спрашиваю советы для знакомого если вдруг кто сталкивался с вопросом.

11 лет на сайте
пользователь #188435

bilet, а если вот это

Мини-хаб Defender HU2940

Уникальная опция – защита по току для каждого USB-порта

Считыватель карт памяти Defender URH822 и Defender UCR 823

А один чувак кардинально подошел к проблеме http://baza.farpost.ru/2908793.html

Безопасная планка USB (Владивосток)

Планка подключения USB в дополнительные гнёзда , которых минимум — пара на любой современной материнке. крайне необходима тем , кто постоянно тычет в порт USB всяческие устройства — сотовые , флэшки , фотики и пр. в компы , оснащённые материнками с чипсетом i845,i848,i865,i875,NF2,NF3 и пр. с чуствительными портами USB. У меня в 2-х компах всё USB развязано такими планками и уже три года капризные i865 живут и здравствуют. На планке распаяна развязка шины данных (для продвинутых — D+и D-) и дополнительная стабилизация питания . Можно тыкать любые китайские шнуры без опасения прожечь дыру в южном мосту .

Вот и ответ на вопрос: как клиенты записывают инфу на такие флешки — у них материнки не с чувствительными портами USB

После проведения более детальной проверки проблемы взорвавшегося «южного моста», выяснено:

Проблема присуща всем чипсетам (VIA,Intel, SiS. ) — Проблема не в чипсете а в обрамлении — в том как конкретный производитель соблюдает Тех.условия (запаивает ли защитные элементы или экономит на этом) К примеру, мне попадались платы, у которых контакты разъёма USB напрямую соединены с Южным мостом! Никаких тебе дросселей, конденсаторов или резисторов — на прямую — голый провод от разъема до чипа! Как Вы думаете, долго ли проживёт компьютер с такой платой? Этого ни кто не знает. Всё зависит от случая.

И ещё о производителях — мне в руки попадались Asus, MSI,Elite, BioStar и как правило у всех одно и тоже: USB для подключения на внешнюю панель подключены напрямую или через резистор ноль Ом. USB разъемы выходящие на заднюю сторону иногда подключены через дроссели.

Вывод: Производителей материнских стали слишком сильно экономить.

Источник

Как защитить USB-порты ноутбука от пыли, замыкания и скачков напряжения

Favorite В закладки

Как защитить USB-порты ноутбука от пыли, замыкания и скачков напряжения

Очень часто нам задают вопрос: безопасно ли использовать то или иное оборудование, подключая его к USB любимого ноутбука.

Сторонние зарядные и разнообразные периферийные устройства, внешние потребители энергии — все это может в одночастье вывести из строя разъем, а то и всю материнскую плату любимого компьютера.

Впрочем, у других устройств ещё больше проблем: выход смартфона, зарядного кейса или самих наушников ещё больше подвержены поломкам.

Как это все защищать? Попробуем разобраться.

Как устроен USB

Внешняя часть USB-порта любого стандарта знакома каждому из нас: внутри видна тонкая планка-разделитель – у USB-A с контактами, у USB-C без них.

Разделитель отлично собирает пыль и легко ломается. Нет, это не баг, это фича, дополнительная защита от попытки вставить периферию с неисправными выходами.

Сбор пыли и грязи таковой не является. Более того: поскольку шина USB является дискретной и передаваемые данные выглядят со схемотехнической точки зрения как незначительно изменяющийся по амплитуде постоянный ток, грязный USB может уходить в защиту, отключаясь.

Грязь меняет параметры сигнала и заставляет материнскую плату отключать один или все USB. Чаще всего этим грешат компьютеры Apple, считающие любые отклонения токов неисправностью.


Бытовые USB и сломать легко, и “закоротить”

Тем не менее, такая защита реализована далеко не всегда и не от всего. Теоретически, стандарты USB предполагает определенные требования к схемотехнической защите, в том числе от помех, повышенного напряжения или короткого замыкания.

Однако многие производители материнских плат не стесняются выводить контакты USB напрямую к микросхеме, реализующей системную логику (северный мост, процессор на ряде платформ и тому подобное).

В лучшем случае защита ограничивается простейшими плавкими предохранителями для ряда выводов, и той обычно только для питания.


Порт должен содержать защиту. Но не все соблюдают требования

Хорошие бренды используют самовосстанавливающиеся предохранители, которые позволяют использовать порт спустя 10-30 минут. Но их может не быть, или Плохие — не восстанавливающиеся, после срабатывания которых необходим ремонт в мастерской.

Если по каким-то причинам внешнее устройство подаст повышенное питание по шине данных или будет перепутана полярность питания — практически у любого компьютера будут большие проблемы.

Даже «защита от грязи» срабатывает чаще при пониженном уровне сигнала на USB. При повышенном, даже при подключении относительно маломощных устройств вроде плат отладки Arduino, предохранители стандартных типов не успевают сработать.


Защита продаётся отдельно, и не встроена в контроллер USB. Производители экономят

Особенно опасно это для полностью симметричных разъемов типа USB-A. Версия Type C является полностью симметричной, но реализован так, чтобы перепут напряжения был маловероятен.

Кроме того, этот стандарт требует от производителей конечных устройств для потребителя реализацию дополнительных алгоритмов защиты и фильтрации сигнала, которые снижают вероятность выхода разъема из строя.

Но это работает только для тех USB-C, которые полноценно реализуют стандарт USB 3.0/3.1 и выше. Как опознать? Если разъем одновременно умеет выводить видеосигнал, может использоваться для зарядки гаджетов и самого устройства и при этом обмениваться данными на высокой скорости — этот разъем подходит.


Все дистанцированно, если за USB-C прячется USB 3.0 или Thunderbolt. Но предохранителей может не быть, а провода очень близко

Опять же, разъемы с аппаратной поддержкой видео- и аудиовывода имеют специализированную защиту от шумов.

Читайте также:  Диодный мост ток через диод

Она не позволит кратковременным скачкам напряжения и коротким замыканиям периферии (подключенные в сеть 220В внешние устройства — отдельная тема, от них защита не сработает) вывести из строя весь компьютер. Но порт может сгореть.

Если сигнал неустойчивый или с помехами — никакой защиты нет. Но что в этом случае, что в случае идеальных разработчиков, которые создали сферический ноутбук в вакууме с соблюдением всех стандартов, стоит озаботиться защитой самостоятельно.

Или хотя бы попытаться.

Защитить от пыли и грязи проще простого


Есть и высокотоковые магнитные провода

От грязи и пыли для всех типов разъемов, представленных в компьютерах, можно найти простую и эффективную защиту.

Резиновые заглушки для USB, слотов картридеров и даже пропиетарных разъемов продаются как в оффлайн-магазинах, так и на AliExpress. Если постараться — можно найти готовый набор именно для своего ноутбука.

Важно: материал, из которого изготовлены заглушки, должен быть антистатическим. Иначе есть шанс сжечь порт статическим разрядом.

Как найти именно такие? Ориентируясь на отзывы покупателей и высокий рейтинг продавца. Второй способ проще: заглушки должны быть силиконовые, мягкие, легко гнущиеся.

Силикон — отличный изолятор, который плохо накапливает статическое электричество. Поэтому такую защиту применять надежнее всего.

Механические повреждения можно исключить


Простой хаб – лучше, чем ничего. Если не подключать к нему аналоговые приборы

Сломанный разъем зарядки занимает третье место в рейтинге самых частых неисправностей, с которыми люди обращаются в сервис.

Для microUSB, USB-C и ряда других слотов можно использовать «магнитные кабели» с отделяемой частью, остающейся в разъеме. Это потребует полностью отказаться от стандартных проводов.

При покупке необходимо обращать внимание на пропускную способность кабеля и его функции: некоторые умеют только заряжать устройства, некоторые работают как обычные, цельные.

Универсальные провода покупать нельзя: для унификации магнитного разъема из них вырезают возможность передачи данных. В комплекте должен быть один разъем и указана возможность передачи данных.

Более доступным вариантом станут магнитные переходники для обычных разъемов: порт в ноутбуке с ними всегда защищен, а провода лишние покупать не нужно.

Собственная защита USB от скачков напряжения или тока


Такой кабель – не бро. Куда нам больше 65 Вт?

К сожалению, единственный выход реализовать хоть какую-то развязку — использовать USB-хаб. Лучше всего, если он будет иметь собственное внешнее питание.

Дело в том, что разветвление USB-интерфейса невозможно реализовать, просто разветвив провода — для этого требуется дополнительная аппаратная схема.

В случае подачи повышенного тока именно она сгорит, сохранив «жизнь» встроенным в плату портам.

В случае с разъемами USB-C, оснащенных поддержкой стандарта Power Delivery с соответствующей возможностью зарядки все чуть сложнее: теоретически, разъем должен согласовывать небольшими шагами передачу электропитания по отдельным линиям, исключая возможность перенапряжения.

Но это позволяет производителям отказываться от дополнительной защиты, которая бы сработала в экстренной ситуации.

Внешняя защита USB от скачков напряжения или тока

Тут может сработать неожиданная защита в виде правильно подобранного кабеля питания: оригинального, либо наоборот, из проверенной пользователями линейки с максимально пропускаемым током до 3А.

В таком случае при кратковременном скачке по току есть небольшой шанс, что при отсутствии другой защиты кабель сработает предохранителем (кстати, более-менее приличные бренды сознательно ограничивают пропускную способность проводов).

Вариант не лучший, но достаточно надёжный. А вот дорогостоящие 100-ваттные провода без необходимости лучше не покупать — они отлично проводят высокие токи, губительные для компьютеров.

Впрочем, это не лучший вариант защиты. Другое дело — использование внешних хабов перед USB. Хаб сгорит — порт останется целым. Но непроверенные гаджеты так лучше не использовать.

Для них стоит использовать концентратор или док-станцию с внешним питанием: даже если проектировщик не выполнил гальваническую развязку элементов, цепи питания в них гарантированно изолированы.

Аналогично и в других достаточно продвинутых устройствах, например:

  • внешние видеокарты и модули с видеовыходом,
  • концентраторы с выключателями.

Спасаем USB от короткого замыкания

От короткого замыкания между контактами стоит использовать гальваническую развязку в виде внешнего прибора.

Чаще всего они выпускаются в виде миниатюрного подобия флешки и довольно часто используются аудиофилами для изоляции USB от наводок по питанию при подключении высококлассных аудиосистем.

Найти такую можно на AliExpress, но все существующие варианты базируются на старой схемотехнике, поэтому обеспечивают скорость обмена данными не более 10 Мбит/с.

Более быстрые устройства имеют крайне специфическое применение и продаются напрямую от крупных разработчиков. За совершенно другие деньги.

Впрочем, этой скорости хватит, чтобы распознать во флешке пресловутый USB-Killer или определить неисправное оборудование.

Неочевидная защита: «пилоты» и блоки питания

Многие проблемы USB можно предотвратить, если избавиться от некачественных источников питания, используя при этом оснащенные соответствующей защитой розетки 220В.

При питании от сети не слишком хорошо спроектированные материнские платы (MacBook в зоне риска) подают питание на USB-порты напрямую от разъема блока питания.

Скачок напряжения вряд ли убьет защищенный предохранительными цепями процессор или другие важные микросхемы. А USB с включенными в него приборами — запросто.

Достаточно использовать любой удлинитель с кнопкой (в них всегда есть предохранитель), чтобы избежать этого. А надежный блок питания станет вторым эшелоном защиты как самого разъема, так и гаджета в целом.

Факт: использовать питание от батареи при подключении незнакомых периферийных устройств надежнее, поскольку при коротком замыкании токи будут ниже.

Кроме того, большая часть гаджетов (включая ноутбуки) имеет независимую схему питания от батареи, в которую USB-порты включаются иными линиями.

При подаче высокого напряжения или неправильной полярности на контактах порта это позволит спасти материнскую плату даже в том случае, когда сам USB выйдет из строя.

Все нужно проверять самому

С зарядными устройствами и проводами чуть сложнее. Без дополнительных устройств придётся либо использовать качественное оборудование (что не исключает его сбоев), либо проверять все самостоятельно.

Для этого пригодится некое тестовое устройство (лучше — старый смартфон с подтвержденным в обзорах портом стандарта USB 3.0/3.1) или электронная нагрузка и USB-тестер.

Проверки стоит проводить не только после покупки — внешние повреждения должны стать поводом прогнать тест ещё раз.

Что в итоге?

Итак, подведём итоги. Чтобы гарантированно защитить USB от любых внешних воздействий, придётся приобрести приличный парк устройств:

  • набор заглушек — для защиты редко используемых портов;
  • набор проводов или переходников с примагничивающимися разъемами — для зарядки и частых подключений;
  • настольную док-станцию — для подключения новых или китайских гаджетов;
  • гальваническую развязку в виде флешки — для чужих устройств с неизвестными свойствами;
  • компактный USB-хаб — для подключения своих устройств «на ходу».

Такой набор гарантированно позволит сохранить ноутбук, смартфон, планшет и любое другое оборудование в рабочем состоянии.

Впрочем, для «обычных смертных» хватит заглушек и хаба. Если использовать проверенные фирменные зарядки, провода и периферийные устройства, конечно.

Favorite В закладки

Источник