Hur skyddar man USB från att blanda GND och VDC?

[DanielM]

Jag har gjort ett litet kretskort (som vanligt ). Den innehåller många funktioner, bland annat USB anslutning.

Skärmklipp.PNG

Detta kretskort skall kunna skicka ut 0-20mA (i praktiken lär det vara 0-23mA) igenom dessa operationsförstärkare.
PA4 är en DAC utgång på 0-3.3V och vi alla vet hur mycket ström som går igenom 160 ohm vid 3.3V.
VDC här är på ca 12-24V. Beroende på lasten som man kopplar på vid AO0 utgången. Ja, denna krets fungerar och jag har testat den med några operationsförstärkare.

Skärmklipp.PNG

Problemet som jag stöter på är att om jag råkar mixa VDC med GND så att GND blir 24V och VDC blir 0V. Då finns det en lösning på detta. Jag sätter en diod efter VDC. Så om jag kopplar fel, så kommer spänningsfallet över hela mitt kretskort vara 0V med tanke på att GND blir 24V och då lär utgången hos 3.3V spänningsregulatorn också bli 24V. Alltså 0V spänningsfall.

Men hur skyddar jag USB porten om GND är 24V? Måste jag sätta en diod här också på VBUS 1 linan?

Skärmklipp.PNG

[Klas-Kenny]

Så länge det inte finns någon gemensam jord mellan 24V-matningen och vad som nu är inkopplat på andra änden av USB'n, så gör det ju egentligen inget om jorden blir ansluten till 24V.

[TomasL]

Sätt en likriktarbrygga på matningen, alternativt en diod på 24V anslutningen och en på GND anslutningen

[DanielM]

Så länge det inte finns någon gemensam jord mellan 24V-matningen och vad som nu är inkopplat på andra änden av USB'n, så gör det ju egentligen inget om jorden blir ansluten till 24V.

Jo, det gör det. Tanken är att USB:n ska driva mikrokontrollern, vilket den gör.

Sätt en likriktarbrygga på matningen, alternativt en diod på 24V anslutningen och en på GND anslutningen

Men lär jag inte få en spänningsförskjutning om jag har en diod på GND anslutningen?
Likriktarbrygga är intressant, kanske man ska implementera en sådan.

[TomasL]

Använd schottkydioder i så fall.
En likriktarbrygga ger 0,7V eller så spänningsfall och skillnad i jordpotential.
Schottkydioder typiskt 0,2 V eller så.

[DanielM]

Är detta en vanlig lösning?

Det är ett bra förslag, men jag tror det ställer till lite för min ADC och mosfetar. Det kommer gå rätt mycket ström igenom GND-planet (ca 2A).

[TomasL]

Om man vill skydda mot polvändning av matningen finns det inga andra sätt.
Beträffande ADC, så använder man alltid skilda jordplan för analogt och digitalt.

[DanielM]

Om inte inte finns andra sätt, så får jag använda en sådan.

Men hur ska man kunna skilja jordplanen?
För en MOSFET N-kanal så är source kopplat till både mikrokontrollerns GND och GND är samma plan där strömmen ska ta vägen tillbaka.

[TomasL]

Jorplanen för analogt och digitalt är sammankopplade på ett enda ställe, skilda kopparytor på kortet, med en enda ihopkoppling, på lämpligt ställe.

[TomasL]

Du har ofta en analog jord på processorn om du använder de interna AD-omvandlarna.
Återigen elementär kunskap, om man läser på

[DanielM]

Ja, jag har en analog GND på min processor. Men då måste jag skydda det GND planet också.
Så hur jag vrider eller vänder på det, så kommer jag alltid bemöta spänningsfall om jag ska skydda mot felaktig koppling av ström?

Tror du inte jag kan ha något relä som leder strömmen vidare, om jag kopplar in rätt?

Eller sätter jag bara en säkring + diod över GND och VDC. När man kopplar fel, så rusar strömmen över säkringen och sedan över dioden. Sedan går säkringen sönder. Klart.

[H.O]

Beträffande ADC, så använder man alltid skilda jordplan för analogt och digitalt.

Jag vill nog hävda att det är ganska kontroversiellt att påstå att man alltid gör det (du kanske alltid gör det) - men är det alltid rätt?

Om man, som du själv säger, läser på, så inser man snabbt att det ofta ställer till mer problem än det gör nytta - inte minst ur ett EMC-perspektiv. Om man "måste" splitta jordplanen så vill det till att man verkligen vet vad man håller på med när man routar kortet så man inte routar signaler över "bariären".

https://resources.pcb.cadence.com/blog/ ... und-planes
https://www.icd.com.au/articles/Split_P ... ar2015.pdf

[Janson1]

Jag kan inte riktigt förstå förskräckelsen att koppla plus och minus fel, har du råkat ut för det? Jag ser det inte som något problem, man kopplar in en gång sen är det gjort. Man kan ha snabbkontakter så kan det inte bli fort men fel andra gånger heller... För många år sedan när jag hade en radiorep.firma så kom det in folk med bilstereo som var felkopplade, men det var ju klåpare till 99% som skulle koppla in sin stereo snabbt och lätt... Du håller väl reda på polariteten utan vidare? Annars som du skriver, sätt en backvänd diod över plus och minus så går säkringen om man kopplar fel.

[Swech]

Att splitta jordplan är oftast en dålig ide.
Finns mycket info om detta

Swech

[TomasL]

Och lita mycket Info om varför man bör göra det.