Voltaje detectado a través del blindaje del cable Micro USB

Diseñé un PCB de teclado usando un ATmega32U4 con las líneas de datos conectadas a un receptáculo Micro-USB B. Marca: Molex; número de pieza: 1050170001. La conexión a tierra USB está conectada directamente al blindaje del receptáculo Micro-USB B, como se muestra en el diseño de PCB de doble capa a continuación. Tengo un vertido de suelo en el lado F.Cu de la PCB representado en rojo, no hay vertido de suelo en el B.Cu.

Diseño de PCB

Entonces, el problema aquí es que mi teclado solo funciona cuando uso cables USB con cable blindado dedicado (básicamente cualquier cable que pase la prueba de continuidad en ambos extremos de la carcasa de metal USB). Si utilizo un cable USB que no pasa la prueba de continuidad en la carcasa metálica del USB, el teclado no funciona debido a un voltaje insuficiente.

Probé un poco con un multímetro en el cable que no funciona y aquí están mis resultados:

PCB VCC - GND: 1.4V

Sondeo VCC - GND VCC - Valor GND

Voltaje del cable USB en la carcasa metálica del cable USB: 3,6 V

Receptáculo micro USB de sondeo Cable USB A de sondeo con carcasa de metal Valor de tensión de blindaje

Lo que quiero averiguar es:

  • ¿Qué está causando este problema? ¿Por qué los 5 V en el cable USB sin un cable blindado dedicado se dividen entre el Vcc de mi PCB y el blindaje?
  • ¿Por qué solo funciona cuando el cable USB tiene un cable blindado dedicado? (Si cortocircuito las carcasas metálicas del cable, se detecta el teclado)
  • ¿Cómo afectará este problema a la junta a largo plazo? ¿Fracasará algún día?

Notas: tengo un chip de protección ESD (USBLC6-2SC6) que se ejecuta en las líneas de datos.

Gracias por tu tiempo.

¿Cuál es el consumo de energía de este dispositivo?
@Ale..chenski Medir el consumo de energía sería difícil, pero puedo decir con seguridad que requiere menos de 2,5 W, ya que el puerto USB estándar proporciona 5 V y 500 mA.
Un puerto USB estándar puede "dar" mucho más de 500 mA, 1 - 2 A no es inusual. ¿Por qué es tan difícil poner una resistencia de 0,1 ohmios en serie con VBUS y medir la caída de voltaje?
@Ale..chenski Lo siento, ¿puede dar más detalles sobre lo que quiere que haga y el motivo también? Es difícil porque no tengo una resistencia de 0,1 ohmios. ¿Puede explicar cómo la adición de una resistencia de 0,1 ohmios en serie con VBUS me ayuda a medir la caída de voltaje?
Mide la corriente. Existe la posibilidad de que su dispositivo esté consumiendo una cantidad excesiva de corriente. Su cable USB se ve muy delgado, por lo que significaría una caída de alto voltaje.
@Ale..chenski He medido el consumo de energía de este dispositivo en un cable que funciona y el resultado es de 50 mW.
con cuantos cables probaste?
@Ale..chenski 2 cables. Usé un probador USB para verificar el voltaje y la corriente del cable USB que funciona (con cable blindado). Obtengo una medida de 5V y 0.01A. Mientras tanto, para el cable USB que no funciona (sin cable blindado), todavía mostraba 5 V, pero la corriente probablemente era demasiado baja para que el probador USB la detectara, ya que no muestra ningún valor.
¿Dos? Podría estar doblado o roto el pin de tierra, ¿verificaste la continuidad de tierra con tu probador? Luego revise más cables, deseche el que no sirve y olvídese del problema.
@Ale..chenski OMG, tenías razón, mi pin de conexión a tierra USB no estaba soldado correctamente. Después de arreglarlo, todo funciona. ¡Muchas gracias!

Respuestas (1)

Si se trata de un dispositivo LS, no puede utilizar cables de grado LS, el cable debe ser "cautivo". Y no debe haber cables desmontables LS sin blindaje.

Si se trata de un dispositivo FS, entonces cualquier cable certificado debe proporcionar suficiente conductividad para mantener la caída de voltaje dentro de los 0,25 V típicos, con o sin blindaje (125 mV sobre el cable a tierra y 125 mV sobre VBUS) con una corriente de 500 mA. Si su dispositivo consume más que eso o está utilizando cables piratas no certificados, no es un problema de USB.

Alternativamente, podría haber un pin de tierra defectuoso, roto, doblado dentro del propio cable, de soldadura fría en PCB.

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