Jak poprawnie zamontować USB6B1 z zabezpieczeniem antyprzepięciowym w projekcie z GSM?

Sun Dec 04, 2016 7:36 pm   

Buduję w tej chwili pewne urządzenie, które będzie wyposażone w moduł
GSM i zasilanie z akumulatorka li-ion (właściwie jako backup, bo
zasilacz cały czas będzie podłączony). Planuje wykorzystać zwykłą
ładowarkę miniUSB + jakiś scalony kontroler ładowania (np. MCP73831)
oraz przetwornicę na 3,3V (TPS63031). A skoro płytka ma zawierać już
złącze mikro USB, to mam zamiar doprowadzić do niego również sygnały D+
i D- z MCU, umożliwiając podłączenie urządzenia do komputera.

Mam jednak pytanie co do sposobu montażu układu USB6B1 (zabezpieczenie
antyprzepięciowe USB). Znalazłem następujący projekt wykorzystujący ten
układ:

https://github.com/Atarity/Lightpack-docs/blob/master/EN/Lightpack_DIY.md

Na schemacie widać, że obydwa połączenia VCC i GND są ze sobą połączone
na płytce, chociaż z rysunków w dokumentacji wynika, że te piny są ze
sobą połączone już wewnątrz układu. Czy powinienem je mimo wszystko
łączyć też na zewnątrz?

Po drugie - chciałbym skonsultować sposób prowadzenia ścieżek w tej
części układu:
https://s16.postimg.org/pfuv89ihf/brd.png

Obudowę gniazda mini USB jak rozumiem powinienem połączyć z masą przez
kondensator 10nF na możliwie wysokie napięcie, połączony równolegle z
rezystorem 1M?

Mon Dec 05, 2016 9:32 am   

On Sun, 4 Dec 2016 19:36:25 +0100, Atlantis <marekw1986NOSPAM@wp.pl>
wrote:

Jak duży aku (mAh) tam będzie? Jeśli powyżej 500 to proponuję w
konfiguracji prądu ładowania tego MCP od razu ustawić prąd 500mA, bo
z mniejszymi ładuje baardzo długo.

--
Marek

Mon Dec 05, 2016 1:54 pm   

Użytkownik "Atlantis" napisał w wiadomości grup
dyskusyjnych:o21nna$4bp$1@news.icm.edu.pl...

A potem ktos ci podlaczy urzadzenie z USB-C, ktore dopuszcza 3A
zasilania ... chip to wytrzyma ?

J.

Mon Dec 05, 2016 3:18 pm   

W dniu 2016-12-05 o 13:54, J.F. pisze:


Czekaj, czekaj.
Po pierwsze: przecież to jest klient, nie host. Żadne podłączone
urządzenie nie będzie brało napięcia z portu. Wręcz przeciwnie - będzie
zasilało układ ładowania akumulatorka li-ion/li-pol, który będzie miał
hardware'owo ustawiony limit pobieranego prądu na wartość mniejszą niż
500 mA.
Po drugie: widoczny na płytce R18 to bezpiecznik polimerowy.

W każdym razie jaka jest właściwa szkoła w takim przypadku? Powinienem
łączyć te piny czy nie?

Mon Dec 05, 2016 5:55 pm   

Atlantis <marekw1986NOSPAM@wp.pl> napisał(a):

Jak producent nie każe, to nie musisz. A jak połączysz, to nie wiem czym to
miałoby szkodzić. Jak dla mnie to dowolność tutaj.

--
Grzegorz Niemirowski
http://www.grzegorz.net/

Mon Dec 05, 2016 6:47 pm   

W dniu 2016-12-04 o 19:36, Atlantis pisze:

Sam układ raczej taki sobie, chociaż ma też swoje zalety. Duża obudowa
to z jednej strony zaleta bo ma się gdzie energia wyładowania odkładać,
ale z drugiej nie pozwala na dobre poprowadzenie ścieżek, bo raczej
impedancji nie utrzymasz nawet zgrubnie. A już ten ślimak to jest taki
sobie pomysł - ja bym raczej stawał na głowie żeby puścić ścieżki
maksymalnie równolegle tak daleko jak się da. Myślę, że o ile nie ma
przeciwwskazań dla takiego pomysłu, wykorzystałbym wewnętrzny układ
połączeń w scalaku do odwrócenia kolejności zamiast kombinować z pętlą
pod scalakiem. Samą strukturę masz na pewno na środku obudowy i tak bym
kombinował żeby ścieżki maksymalnie uprościć. Inaczej mówiąc - zamiast
do 6 ścieżkę poprowadziłbym do 3 i bez ślimaka.


O ile to nie boli to lepiej dać dodatkowy kontakt, przynajmniej od
strony masy. A u Ciebie nie boli.


Tak mówią. Ten rezystor też na duże napięcie, tzn oba elementy w dużych
obudowach. No i w zasadzie żeby to miało sens, to bez powierzchni masy
tuż przy obudowie - jak już to powierzchnia "masy obudowy" rozdzielona
sporą przerwą od masy układu i wyjść z gniazda - porównywalna do odstępu
pod padami tych dwóch elementów. Trzeba to jakoś rozsądnie rozplanować.
A, no i patentów na zabezpieczenie USB jest więcej. Zacząłbym od SL05,
ale są dużo fajniejsze matryce w maleńkich obudowach - zależnie co
chcesz uzyskać. No i pamiętaj że same diody to mało, przydałby się
jeszcze element który weźmie na siebie trochę energii (dławik,
rezystory). Da się znaleźć pełne zestawy zabezpieczeń chociażby u Wurtha
(może da się u kogoś kupić), ale teraz nie mam tego pod ręką więc nie
podpowiem co i jak. Ale zastanów się (sprawdź) jeszcze czy przypadkiem
układ który masz zamiar użyć nie jest wyposażony w stosowne
zabezpieczenie (przynajmniej na poziomie tej matrycy diodowej).

Pozdrawiam

DD

Mon Dec 05, 2016 7:14 pm   

W dniu 2016-12-05 o 18:47, Dariusz Dorochowicz pisze:


Ten "ślimak" to meander. Służy do tego, aby obydwie ścieżki linii
różnicowej były dokładnie tej samej długości. Od jakiegoś czasu Eagle
posiada opcję ich automatycznego generowania - program oblicza wszystko
to, co trzeba.



Mocno przekombinowane i zupełnie niezgodne z układem połączeń zalecanym
w dokumentacji układu. Poza tym istnieje mała szansa, że prowadząc
ścieżki w ten sposób uda mi się zachować ich jednakową długość. Tak więc
"ślimak" i tak byłby konieczny.

Tue Dec 06, 2016 9:06 am   

W dniu 2016-12-05 o 19:14, Atlantis pisze:

Aha...
To ja tylko zapytam o dwie sprawy:
1. Podawałeś oczekiwaną impedancję linii i parametry laminatu?
2. Pole masy wokół zostało przy tym wszystkim uwzględnione?
Bo wiesz, sam długość to pikuś jeżeli myślisz o USB2 HS, a jeżeli mowa o
USB 1.1 albo 2.0 FS to zawracanie głowy.


Łał, pokaż te zalecenia, bo w samym pdf-ie nie widzę, a to, co znalazłem
w innych jednak wygląda trochę inaczej i nie widzę tam żadnych żadnych
zakrętasów - wręcz przeciwnie. A co do długości to widzę to jednak
zupełnie inaczej. Ale ja pewnie źle patrzę na rolę tej matrycy w torze
USB ;)

Pozdrawiam

DD

Tue Dec 06, 2016 10:20 am   

W dniu 2016-12-06 o 09:06, Dariusz Dorochowicz pisze:


Mikrokontroler ma interfejs USB 2.0.
No cóż... Najwyraźniej są różne szkoły, bo jeszcze nie tak dawno toczyła
się tutaj dyskusja na ten temat i kilka osób zalecało właśnie pilnowanie
jednakowej długości ścieżek linii różnicowych (USB, Ethernet) przy
pomocy meandrów.

Tue Dec 06, 2016 10:45 am   

W dniu 04-12-2016 o 19:36, Atlantis pisze:

Jakoś na płytce nie widzę tego połączenia.



Do zabezpieczenia USB użyłem IP4234. Diody, rezystory, diody według mnie
bardziej ograniczą ewentualny impuls ESD.


To zagadnienie wydaje mi się tematem rzeką.
Do każdego rozwiązania można znaleźć argumenty za i przeciw.
Niestety nie potrafię ocenić, które przeważają.

Na przykład przeciw do tego:
Jak dajesz kondensator to znaczy, że jak przyjdzie ESD na obudowę złącza
(a to możliwe, bo w zasięgu użytkownika) to przeniesiesz je w całej
okazałości na swoje GND. Czy na pewno tego chcesz?
A może lepiej dać w szereg koralik ferrytowy - powinien obniżyć dI/dt
impulsu.
Nie odpowiem, czy tak, czy nie bo nie wiem.
P.G.

Tue Dec 06, 2016 10:53 am   

W dniu 05-12-2016 o 19:14, Atlantis pisze:

Czyli jakbyś jedną poszedł już na drugą stronę scalaka to wydłużanie tej
drugiej meandrem nie bardzo ma sens bo ona i tak jest wydłużona
połączeniami wewnątrz.
P.G.

Tue Dec 06, 2016 11:04 am   

W dniu 06-12-2016 o 09:06, Dariusz Dorochowicz pisze:

Opóźnienie na jednej linii (nierówna długość) spowoduje zamianę sygnału
różnicowego na sumacyjny - problemy emisji i wrażliwości.
Zmiany impedancji (między liniami pary) to odbicia - może utrudnić
pracę, ale nie będzie zamieniało różnicowego na sumacyjny - chyba
obojętne EMC.
Zmiany impedancji względem GND (inne dla każdej linii) to brak symetrii
- czyli znów zamiana różnicowy - sumacyjny i odwrotnie - czyli
potencjalny wpływ na własności EMC.
Jak się kiedyś nad tym dłużej zastanawiałem to jedyne co uzyskałem to
ból głowy
P.G.

Tue Dec 06, 2016 12:19 pm   

W dniu 2016-12-06 o 10:20, Atlantis pisze:

Tak, tylko że dla laminatu dwustronnego to nie takie proste. Masz
ścieżki oblane masą i pewnie pole masy pod spodem. Przy laminacie
6-warstwowym masz do pola masy jakieś 8 milsów, przy 2 - 8 razy tyle. W
tym momencie pole masy na warstwie na której masz ścieżki ma większe
znaczenie i tu pojawiają się problemy z pojemnościami, które będą różne.
Na dodatek jest inny problem - każdy "zakręt" ścieżki powoduje
pojawianie się odbić, a im szybszy sygnał - tym większych. A jeżeli
jeszcze próbujesz to zrobić na jednej warstwie no to w ogóle jest kłopot
wielki z liczeniem.
Poza tym popatrz na to inaczej: W scalaku masz a samym środku strukturę
i bonding dość prosto prowadzący do niej od nóżek. Dla wyprowadzeń
środkowych one są dość proste. A teraz najważniejsze: nie masz zapewnić
równej długości ścieżek od procesora do pierwszego układu tylko do
całego toru USB. Tu się pojawia pytanie co zrobić z wyprowadzeniem 6?
Nie wiem, ale pewnie bym jednak je połączył do 3 zgodnie z zaleceniami.
I tak będzie źle, ale moim zdaniem będzie lepiej niż kombinować z
wydłużaniem ścieżek. Ale moim zdaniem najrozsądniejsze i tak byłoby
użycie gniazda THT i zrobienie przeplotu na nim.
Co do USB 2.0 w kontrolerze to sprawdź czy tam jest HS, czy FS, bo może
to tylko zawracanie głowy. O HS na jednostronnym laminacie zapomnij, na
2 to też spore wyzwanie.

Pozdrawiam

DD

Tue Dec 06, 2016 12:24 pm   

W dniu 2016-12-06 o 11:04, Piotr Gałka pisze:

O to to właśnie. Dlatego USB 1.1 i 2.0 FS jest OK, a wyżej to już trzeba
mieć dobry powód żeby używać, a na pewno nie ma co bawić się w elementy
dobierane na łapu-capu. Lepiej dobrze temat przemyśleć i poszukać.

Pozdrawiam

DD