Banyak sirkuit komunikasi dan protokol ada untuk melayani berbagai aplikasi. Karena sirkuit ini mengirim dan menerima data antara perangkat yang terpisah, port antarmuka tunduk pada ancaman eksternal ke sirkuit mereka. Ancaman ini termasuk kelebihan arus dan transien tegangan dari petir, transien cepat listrik (EFT), dan pelepasan muatan listrik statis (ESD).
Sirkuit ini memerlukan perlindungan dari kerusakan yang disebabkan oleh ancaman eksternal ini, tetapi protokol transmisi antarmuka tidak dapat dikompromikan. Dengan skema perlindungan yang diterapkan, sirkuit komunikasi harus mengirimkan data yang tidak rusak dengan andal; dan, penerima harus secara akurat mendeteksi dan memecahkan kode informasi sehingga data asli dapat dipulihkan sepenuhnya.
Artikel ini adalah yang kedua dalam seri tentang melindungi antarmuka komunikasi. Solusi pertama yang disajikan untuk melindungi port antarmuka power-over-Ethernet. Artikel ini menyajikan rekomendasi kepada insinyur desain elektronik untuk melindungi antarmuka berkecepatan tinggi tanpa mengorbankan kinerja transmisi/penerimaan atau mengganggu batasan ukuran produk.
Empat protokol komunikasi dipertimbangkan:
Tujuan dari standar ini dan bandwidth maksimumnya saat ini dijelaskan pada Tabel 1.
Port USB ada di mana-mana di komputer pribadi, periferal komputer, instrumen pengujian dan pengukuran elektronik, dan banyak produk lainnya. Antarmuka USB memungkinkan koneksi yang mudah dan cepat antara, komputer, perangkat pintar, dan perangkat periferal. Ini pertama kali distandarisasi pada tahun 1996 dan telah berkembang dengan kecepatan yang lebih tinggi dan memungkinkan lebih banyak daya dukung untuk mengisi daya perangkat yang dioperasikan dengan baterai.
USB-Implementers Forum (USB-IF) telah meningkatkan standar melalui empat revisi besar. Standar USB kabel dimulai dengan versi 1.0 dan telah berkembang melalui versi 2.0, versi 3.x, dan saat ini hingga revisi 4, USB4.
Tabel 2 mencantumkan versi dari 2.0 hingga USB4 dan menunjukkan bagaimana throughput maksimum setiap versi telah meningkat secara substansial.
Kecepatan data yang berbeda memungkinkan port USB untuk berinteraksi dengan perangkat mulai dari keyboard lambat hingga perangkat video berkecepatan tinggi. Desainer dapat memanfaatkan antarmuka umum di mana garis sinyal tidak didedikasikan untuk fungsi tertentu dari satu jenis perangkat. Selain itu, desainer dapat menyiapkan antarmuka USB agar memiliki latensi rendah untuk fungsi penting waktu atau untuk memungkinkan transfer data besar yang beroperasi di latar belakang.
Selain itu, standar mendefinisikan revisi pengiriman daya (PD) untuk USB versi 1 hingga 3. Revisi PD memungkinkan perangkat untuk diisi dan diberi daya melalui antarmuka USB. Kapasitas daya telah meningkat dari 2,5 W (5 V @0,5A) menjadi 100 W (20 V @ 5A).
Konektor USB juga telah berevolusi untuk memungkinkan kecepatan data yang lebih tinggi dan ketersediaan daya yang lebih besar. Gambar 1 menunjukkan konfigurasi pin dan ukuran konektor relatif untuk berbagai konektor yang digunakan untuk setiap versi USB. Tabel 3 menunjukkan kecepatan data maksimum yang dapat dicapai setiap konektor.
Antarmuka USB 2.0 terdiri dari saluran listrik VBUS dan dua saluran data seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2a.
Saluran VBUS, yang dapat menerima dayanya dari saluran listrik AC, tunduk pada kelebihan arus dan transien tegangan yang disebarkan pada saluran listrik AC. Sekering yang dapat disetel ulang harus dipasang pada saluran VBUS untuk melindungi dari kelebihan beban sehingga ketika kelebihan beban teratasi, sekering yang dapat disetel ulang akan disetel ulang dan sirkuit dapat terus berfungsi.
Sekering koefisien suhu positif polimer (PPTC) adalah sekering yang dapat disetel ulang yang resistansinya meningkat secara signifikan karena panas yang dihasilkan oleh arus beban berlebih. Struktur internal sekering PPTC berubah selama kelebihan beban menyebabkan peningkatan resistensi. Saat perangkat mendingin, struktur resistansi rendah dipulihkan. Sekering ini dirancang untuk sirkuit tegangan rendah di mana peringkat tegangan maksimum biasanya 24 V.
Fitur lain dari sekering PPTC adalah:
Untuk melindungi sirkuit yang diumpankan oleh saluran VBUS dari transien yang diinduksi saluran listrik dan pemogokan pelepasan muatan listrik statis (ESD), gunakan larik dioda penekan tegangan transien (TVS) uni-directional. Versi jenis array dioda ini menyediakan:
Pastikan untuk melindungi jalur data dari transien tegangan yang dapat merusak transmisi data. Pertimbangkan array dioda TVS 4 saluran untuk perlindungan jalur data.
Array dioda seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 memiliki kemampuan sebagai berikut:
Jadi, hanya tiga komponen yang diperlukan untuk sepenuhnya melindungi port USB 2.0.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2b di atas, antarmuka USB 3.2 terdiri dari jalur VBUS dan enam jalur data dan kontrol. Gunakan komponen yang sama yang direkomendasikan untuk melindungi saluran VBUS seperti yang dibahas untuk antarmuka USB 2.0 dari peristiwa arus lebih dan tegangan lebih. Untuk melindungi enam jalur data dari transien tegangan, pertimbangkan array dioda TVS diskrit pada setiap port.
Array dioda TVS individu dapat memiliki kemampuan ini:
Menggunakan dioda TVS individual memberikan perlindungan yang lebih besar pada port USB berkecepatan lebih tinggi dengan komponen kapasitansi yang lebih rendah untuk dampak minimal pada kapasitas transmisi data.
USB 3.2 Gen 2x1 dan versi yang lebih tinggi memerlukan penggunaan konektor Tipe-C. Seperti dapat dilihat dari Gambar 1, konektor Tipe-C adalah konektor berdensitas tinggi. Akibatnya, konektor Tipe-C rentan terhadap arus pendek resistif di antara kontak akibat debu dan kotoran yang dapat masuk ke konektor.
Dengan daya hingga 100 W pada pin daya, potensi kerusakan pada konektor dan sirkuit terkait selalu ada. Lindungi konektor USB Type-C dari panas yang terkait dengan gangguan resistif menggunakan indikator suhu digital pada jalur Saluran Konfigurasi (CC) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.
Dengan indikator suhu digital pada jalur CC, alat ini dapat memberikan perlindungan yang akurat selama kondisi daya apa pun, dari level terendah seperti 5W hingga kemampuan maksimum USB-C, 100W. Lihat standar USB Type-C untuk detail selengkapnya tentang penerapan fitur perlindungan termal ini.
Untuk perlindungan terhadap transien, pertimbangkan untuk menggunakan versi berbeda dari susunan dioda TVS. Pilih array dioda TVS untuk jalur SuperSpeed yang memiliki kapasitansi terendah. Pertahankan konsumsi daya yang rendah dengan memilih susunan dioda TVS dengan arus bocor rendah, terutama untuk saluran VBUS.
Jika produk Anda akan digunakan dalam industri otomotif, pilih susunan dioda TVS yang merupakan komponen yang memenuhi syarat AEC-Q101 (Kualifikasi Uji Tegangan Berbasis Mekanisme Kegagalan Dewan Elektronik Otomotif untuk Semikonduktor Diskrit).
Skema perlindungan serupa direkomendasikan untuk port antarmuka High Definition Multimedia Interface (HDMI), DisplayPort, dan eSATA, sehingga ketiga antarmuka ini dipertimbangkan bersama. HDMI menggabungkan video definisi tinggi dan audio digital dari pengontrol tampilan ke perangkat tampilan video atau perangkat audio. HDMI dikenal sebagai standar televisi definisi tinggi de-facto. Antarmuka HDMI telah disertakan dalam produk sejak tahun 2004. Sekarang dalam versi 2.1 dan dapat mengirimkan data dengan kecepatan maksimum 48 Gbps.
Antarmuka DisplayPort dirancang untuk mengirimkan data video dari sumber video ke perangkat tampilan seperti monitor PC. Antarmuka ini, yang dapat mengirimkan audio dan video secara bersamaan, menggantikan standar VGA. DisplayPort pertama kali diperkenalkan pada tahun 2006. Versi 2.0, dengan target data rate 77 Gbps diharapkan akan selesai akhir tahun ini. Antarmuka ini kompatibel dengan antarmuka HDMI. Asosiasi Standar Elektronik Video mempertahankan standar DisplayPort.
Antarmuka Serial Advanced Technology Attachment (SATA), awalnya dikembangkan dalam format paralel oleh IBM untuk IBM AT PC, mendefinisikan antarmuka, yang sekarang menjadi antarmuka standar industri untuk disk drive. Standar SATA (eSATA) eksternal berkembang pada tahun 2004 untuk menciptakan koneksi yang kuat untuk konektivitas hard drive eksternal.
Melindungi ketiga antarmuka ini, yang ditunjukkan pada Gambar 5, dari transien yang merusak dapat memerlukan jenis komponen tunggal, larik dioda TVS empat baris.
Gambar 6 menunjukkan konfigurasi array dioda TVS 4-baris.
Array dioda TVS seperti penawaran array 4 baris:
Melindungi antarmuka transmisi melibatkan pemilihan komponen yang memberikan perlindungan untuk sirkuit tanpa mengorbankan sinyal yang ditransmisikan. Untungnya, tidak banyak komponen yang dibutuhkan. Namun, ada berbagai macam komponen yang perlu dipertimbangkan.
Manfaatkan keahlian pabrikan saat merancang dan memilih komponen perlindungan untuk menghemat waktu pengembangan yang berharga. Pabrikan dapat membantu dengan memberi nasihat tentang solusi hemat biaya. Melindungi desain Anda dari kelebihan arus dan transien tegangan akan menghasilkan desain yang kokoh dan andal yang akan meningkatkan reputasi produk Anda di pasar dan mengurangi biaya layanan dalam garansi.
Untuk mempelajari lebih lanjut, unduh panduan berikut, dari Littelfuse, Inc.
Artikel Industri adalah bentuk konten yang memungkinkan mitra industri untuk berbagi berita, pesan, dan teknologi yang bermanfaat dengan pembaca All About Circuits dengan cara yang tidak sesuai dengan konten editorial. Semua Artikel Industri tunduk pada pedoman editorial yang ketat dengan tujuan menawarkan kepada pembaca berita, keahlian teknis, atau cerita yang bermanfaat. Sudut pandang dan pendapat yang diungkapkan dalam Artikel Industri adalah milik mitra dan belum tentu milik All About Circuits atau penulisnya.
Peralatan Industri
Pengecoran urethane adalah proses manufaktur tradisional serbaguna yang menggunakan pola master cetak 3D dan cetakan silikon untuk membuat komponen plastik penggunaan akhir. Selama proses pengecoran urethane, pola master ditempatkan di dalam kotak tertutup, ditutup dengan silikon cair, dan kemudian
Diposting pada Agustus. 30, 2019, | By WayKen Rapid Manufacturing Industri modern membutuhkan suku cadang yang dikerjakan dengan sangat cepat. Prototipe cepat atau permintaan suku cadang khusus meningkat lebih tinggi setiap bulan. Klien menginginkan pesanan mereka lebih cepat dan membutuhkan kompon
Pengantar desain Lembaran logam Lihatlah ke sekeliling Anda, dan Anda akan menyadari ada banyak sekali produk yang terbuat dari lembaran logam. Baik itu produk konsumen seperti kaleng minuman, peralatan masak, lemari arsip, atau produk industri seperti bodi mobil, rangka, dan knalpot. Lembaran loga
Dalam bagian 2 dari seri tiga bagian ini, penulis akan membahas bagaimana selang dan perutean selang dapat menyederhanakan perawatan dan mengurangi kegagalan selang. Baca bagian 1 dan bagian 3 di sini. Untuk merutekan dan memasang komponen pengangkut cairan dengan benar selama pembuatan prototip
