Isolierte Designs Wirkungsvolle Barriere für USB 2.0 und Stromversorgung

Wegen der hohen Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit, steigt die Anzahl der USB-Anwendungen, die eine galvanische Trennung erfordern, vor allem in der Industrie und Medizintechnik. Mit dem LTM2884 hat Linear Technology einen Baustein zum einfachen Aufbau isolierter Designs im Angebot.

Verbindet man seinen Desktop-PC über ein Standard-USB-2.0-Kabel mit industriellem oder medizintechnischem Equipment, bekommt man eventuell eine Lektion erteilt. Denn dabei kann es passieren, dass der PC und da((s angeschlossene Gerät mit Ausgängen verbunden werden, die auf verschiedenen Massepotentialen liegen.

Das USB-Kabel wird nach dem Verbinden einen Massepfad mit geringerer Impedanz zwischen den beiden Geräten herstellen, was zu einem Kurzschluss entlang des USB-Versorgungsstrangs führen kann. Ersetzt man den PC durch ein Gerät, das per USB mit Strom versorgt werden soll – beispielsweise durch einen portablen Scanner – kommt es vor, dass die über den USB-Port bereitgestellte Ausgangsleistung nicht ausreicht. Aber sogar wenn alle Geräte sicher verbunden und ausreichend versorgt sind, kann die Kommunikation zwischen den Geräten durch Umgebungsrauschen gestört sein.

Der USB-Standard wurde Mitte der 1990er Jahre entwickelt, und war nie dazu ausgelegt, in verrauschten Umgebungen zu arbeiten. Er war dafür gedacht, Peripheriegeräte mit geringem Leistungsbedarf über kurze Distanzen in einer relativ ruhigen Büro- oder Wohnumgebung mit einem PC zu verbinden. Nun ist USB heute wegen seiner praktischen Eigenschaften und der einfachen Implementierung sehr populär. Die Entwickler setzen auf USB, um verschiedenste Peripheriegeräte an Computer anzubinden. In manchen Applikationen ist dabei eine galvanische Trennung erforderlich, insbesondere in Industrie- und Medizintechnik-Anwendungen.

Bei manchen der am Markt erhältlichen USB-Transceiver mit galvanischer Trennung werden die isolierte Stromversorgung sowie die nötigen passiven Bauteile nicht berücksichtigt. Allerdings führt dies zu relativ großen und komplexen Designs. Einen eleganteren Lösungsansatz verfolgt der LTM2884 von Linear Technology. Der kombinierte USB-Transceiver- und Stromversorgungs-Baustein erlaubt die rasche und einfache Entwicklung eines galvanisch getrennten USB-2.0-Hubs oder Peripheriegeräts, das sich für die Verwendung in rauen Umgebungen eignet.