2 Mart 2013 Cumartesi

usb izolatör izolasyon devresi







Usb ile ilgili çalışmalarımın yoğunluğu nedeniyle usb izolatörlerle ilgili bir araştırma yazısı yazmam gerekiyordu. Aslında bir sorunun çözümü için atılmış bir adım olarakta görülebilir belki. Sorun tahmin edebileceğiniz gibi, endüstriyel ortamlardaki manyetik kirliliğin, parazitlerin neden olduğu bilgisayar ile usb donanım arasındaki iletişim ve bağlantı problemleri. Bu soruna bilgisayar ve donanım üzerindeki voltaj dengesizlikleri de eklenebilir aslında. Yada şebeke voltajındaki sorunlar, topraklama sorunları, pcb tasarımındaki eksiklikler, uygun ekranlı kablo kullanılmaması vb.

Usb izolasyon için kullanılabilecek 2 entegre var. ADUM4160 ve CH315H. Bu entegrelerden ADUM4160 datasheet'te yazdığına göre cmos teknolojisi ile hava nüveli transformatör birleşiminden oluşmuş bir chip. CH315H ise data hattında ışık ile data transferini sağlıyor.

Şimdi entegrelerimizi genel olarak inceleyelim. Ayrıntılı bilgiler için bknz :

ADUM4160 DATASHEET      CH315H DATASHEET

1- ADUM4160 ENTEGRESİ :

Bu entegre ile düşük hızda 1.5mpbs yüksek hızda 12 mpbs hızda çalışıyor. USB2.0 için hazırlanmış ancak USB3.0 desteği var USB3.0 portlarda da çalışır. Diyagramda görüldüğü gibi izole işlemi hava nüveli bobinlerle sağlanmış.     4.5 ... 5.5  vdc aralığında çalışabiliyor.

Örnek uygulama şeması:



Çizimde dikkat edilirse a ve b bölümleri eksi hatları dahi birbirinden ayrılmıştır. USBA tarafına gnd1, USBB tarafına gnd2 denilebilir. Görüldüğü gibi usbA (host yada master) ile usbB (slave) ilave olarak ADUM5000 kullanılmış. ADUM5000 basit bir dc/dc konvertördür. Bu konvertör ile +5voltdc geriliminde dc/dc konvertör vasıtasıyla izole edilmesi sağlanmıştır.

Bu DC/DC konvertör için ayrıntılı bilgiler: ADUM5000 DATASHEET

2- CH315H ENTEGRESİ :


Bu entegre düşük hızda 1.5mpbs yüksek hızda 12 mpbs hızda çalışıyor. USB2.0 için hazırlanmış ancak USB3.0 desteği var USB3.0 portlarda da çalışır. Diyagramda görüldüğü gibi izole işlemi bir opto kuplör ile sağlanmış. Datasheet'te 6N137 tavsiye ediliyor. 3.2 ... 5.3  vdc aralığında çalışabiliyor.

Aslında çalışmamda ışık ile transfer sağlayan CH315H kulanmak daha mantıklı geliyor ancak ADUM4160'ın gnd hattınıda izole etmesi daha uygun olacağını düşünmeme sebeb oluyor. ADUM5000 dc/dc konvertör ile CH315H aynı kartta kullanılabilir. Ancak yine de eksi hattı izole edilmemiş oluyor. Bu chip ile (ch315h) sadece data+ ve data- hatları izole ediliyor. Harici güç kaynağı kullanımı bir seçenek olabilir.

Aslında bu iki entegreninde mükemmel olduğunu düşünmüyorum. Bence ikisinin karışımı bir chip daha faydalı olabilirdi.

Eksi ve artı hatları hava nüveli transformatör ve cmos ile izole edilmiş ancak data hattında ışık ile iletim sağlayan bir entegre mükemmel olurdu. Bu entegreler ne yazıkki Türkiye'de bulunmuyor eğer sizlerde uygulamayı gerçekleştirmek isterseniz yurtdışından almak zorunda kalırsınız. Umarım bir gün bu teknolojiler ülkemizde de üretilebilir.


Pcb çizmeye niyeti olanlar için örnek link ve görsel:

https://omegacs.wordpress.com/tag/isolation/