¿Funcionará de forma segura este circuito USB-A reversible?

Estoy trabajando en una memoria USB PCB con un conector USB-A reversible. Este dispositivo debería funcionar de forma reversible con cualquier host USB normal.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Sé que funciona bien solo con la parte superior, pero me di cuenta de que podría ser reversible con las huellas añadidas en la parte inferior. Sin embargo, es un poco preocupante, porque ahora los rastros "no utilizados" potencialmente se acortarán al blindaje USB del lado del host.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Hice este circuito que:

  • Utiliza diodos para evitar que los 5V "superiores", GND y los 5V "inferiores", GND se conecten entre sí.
  • Diodos Zener para proteger de ESD
  • El interruptor FSUSB42UMX para elegir entre "superior" D+/D- y "inferior" D+/D-. El seleccionado es el 5V de uno de los lados con una resistencia pulldown.
    • Cuando hay 5 V en el lado "inferior", se seleccionan D+/D- "inferiores". De lo contrario, el menú desplegable seleccionará por defecto a "superior" D+/D-.

ingrese la descripción de la imagen aquí

¿Hay algo potencialmente arriesgado con este enfoque que me estoy perdiendo?

¿El blindaje USB del host sería normalmente algo más que Z o GND?

¿Hay una manera más sencilla de hacer esto?

Parece que el conector debe construirse y probarse. Muévalo por todas partes, insértelo un montón para comprobar si hay cortocircuitos en el chasis.
El FSUSB242 verá 0 V reales en sus entradas en cortocircuito, mientras que su pin GND es una caída de diodo más alta que eso. ¿Tolerará eso? ¿Funcionará el resto del circuito a < 5 V?
En una nota no relacionada, ¿por qué su esquema se divide en tres partes aisladas? ¿Por qué no conectar las líneas? Tal como está dibujado, tengo que leer la etiqueta en el extremo de cada red y luego buscar la (¿única y única?) Otra aparición de la misma. Tener GND en la parte superior también es un poco desconcertante. No eres el único que hace esto, así que sospecho que es una característica de algún paquete de diseño. Consulte Reglas y pautas para dibujar buenos esquemas para obtener más ideas y una excelente guía sobre el tema.
Sería mucho mejor usar MOSFET para hacer la dirección asistida. Busque circuitos de "diodo ideal".
No, este aparato se freirá con la electricidad estática en muy poco tiempo, sobre todo si lo llevas en el bolsillo.
@Ale..chenski, ¿puedes dar más detalles? ¿Incluso con protección de diodo TVS?
Quitaría los diodos en la conexión a tierra. En el peor de los casos, el suelo haría un cortocircuito con el escudo. El circuito aún funcionaría, solo podría irradiar un poco de ruido EMI del blindaje del cable. De lo contrario, no veo nada descaradamente malo en esto.
@DaveTweed: el circuito de diodo ideal probablemente sea demasiado complejo para una aplicación pequeña. Dependiendo de lo que haya al otro lado del interruptor USB, una caída de 0,3 V en VBUS podría no ser lo suficientemente significativa como para preocuparse.

Respuestas (3)

Reemplace D4 y D6 con MOSFET con la puerta al Vbus correspondiente.

eso eliminará el aumento de voltaje en tierra inducido por los diodos.

D3 y D5 podrían reemplazarse con MOSFETS de canal P si necesita los 5V completos para el resto del circuito,

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

¿Qué tal si en lugar de buscar una solución eléctrica usamos una mecánica simple? Los tapones A reversibles no son nada nuevo. Aquí hay uno por ejemplo.

ingrese la descripción de la imagen aquí

El escudo no solo protege la placa de circuito impreso de roturas, sino que también evita que los contactos se acorten.

Permítanme comenzar lo que definitivamente está mal:

¿Sus líneas de datos están conectadas a los diodos? ¡Saca esto! Los diodos matarán la señal. Solo la capacidad hará imposible una conexión confiable. Nunca podría vender un circuito así, porque los palos devueltos matarían su banco.

Aparte de eso, solo use diodos regulares para la alimentación. Mejor no el más lento. Quién sabe, esto podría importar con un mal desacoplamiento en el palo.

¡Pero las líneas de datos se acortarán! Sólo hay una solución. Detecte de qué lado proviene la entrada de voltaje y use un multiplexor para conectar el lado derecho a la "salida" de esta cosa.

Un multiplexor agrega complejidad. Use uno con al menos (!) un ancho de banda de 600Mbit. ¿Qué significa eso? Usb puede alcanzar 480Mbit/s. Eso básicamente significa que hay 480.000.000 cambios de voltaje por segundo. ¡El multiplexor debe ser rápido y tener una capacidad muy baja! De lo contrario, esto definitivamente no funcionará de ninguna manera predecible. ¡Pero, de hecho!

¡Es posible!

.

(con la solución anterior)

Por cierto: el ancho de banda de 600Mhz en realidad podría ser limitante. Si puede obtener los de mayor velocidad, sería genial. Tal vez sea posible usar un multiplexor más lento. Entonces, posiblemente, el USB 2.0 de baja velocidad aún podría funcionar. Si esa velocidad es suficiente. La velocidad máxima sería de 12 Mbit/s. Y la especificación de baja velocidad es de 1,5 mbit/s. Entonces, un multiplexor con 5Mhz (fácil de obtener) posiblemente podría funcionar. Sólo posiblemente. ¡Mejor ir rápido!

Por favor informe, si esto funcionó para usted. Espero haber ayudado.

Las líneas USB en el esquema no están conectadas a diodos. El FSUSB24U es un conmutador IC USB de 480 Mbps.
Veo claramente que Z3 a Z6 se conectan a las líneas de datos. Y eso es malo. y hecho
Los diodos para protección ESD en USB no son tan inusuales. Tendrá que usar los adecuados de capacitancia extra baja, pero dado que no ha dicho qué tipo está usando, parece un poco difícil suponer que son del tipo incorrecto.
Vaya, la gente es agradable. De hecho, propuse una forma que definitivamente funcionaría al 100% y obtuve un pulgar hacia abajo. Bueno, fríete tú mismo. Adiós. @JackB Bueno, si está preguntando por la posibilidad del circuito, ciertamente no elegiría los adecuados, ¿verdad? Y no es necesario. Agrega complejidad y un punto de falla que no es necesario. Las líneas de datos con protección ESD por electrónica discreta en realidad no son tan frecuentes. Tal vez para USB2, pero no para USB3, PCIe, Sata o RAM. las únicas medidas de protección que recomendaría son las del interior del IC. De hecho, son abundantes (por lo general).
¿Funcionará de forma segura este circuito USB-A reversible?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v