Isolierte Designs
Wirkungsvolle Barriere für USB 2.0 und Stromversorgung
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Vereinfachen robuster Designs
Der LTM2884 unterstützt sowohl USB 2.0 Full Speed (12 Mbit/s) als auch Low Speed (1,5 Mbit/s). Bild 2 zeigt, wie der LTM2884 die Datenübertragungsgeschwindigkeit eines angeschlossenen USB-Geräts am Downstream-Anschluss erkennt und dann seine internen Pull-Up-Widerstände am Upstream-Port der Übertragungsgeschwindigkeit entsprechend einstellt.
Die integrierten Pull-Down-Widerstände unterstützen auch die Konfigurierung des Downstream-Busses. Der LTM2884 behält den Ruhezustand des USB-Busses, in dem er den Downstream-Leerlaufzustand überwacht und mit konstanter Frequenz Zustandsaktualisierungen über die Isolationsbarriere hinweg durchführt. Wenn sich der Upstream-Port länger als 3 ms im Leerlaufzustand befindet, kann der LTM2884 in einen Suspend-Modus versetzt werden, in dem sein Strombedarf auf unter 500 µA verringert wird. Die automatische Geschwindigkeitserkennung macht das Setzen von Jumpern oder das diesbezügliche Konfigurieren von Software überflüssig. Dadurch sind echte Plug-&-Play-Designs realisierbar.
Die Isolation bietet Schutz vor unterschiedlichen Massepotenzialen. Aber es sind weitere Schutzmechanismen bezüglich Störungen wie Rauschen, Spannungsspitzen und Stromstößen – wie sie üblicherweise in rauen Umgebungen auftreten – erforderlich. Einer der Hauptvorteile der galvanischen Trennung ist die Fähigkeit der Isolationsbarriere großen Potentialdifferenzen standzuhalten. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, andere Schutzkomponenten wie platzraubende Entstörelemente gegen hohe Spannungsspitzen (zum Beispiel Metalloxid-Varistoren oder TVS-Dioden) einsetzen zu müssen.
Der LTM2884 widersteht nicht nur bis zu einer Minute den 2500 VRMS, sondern verkraftet auch elektrostatische Entladungen von ±15 kV nach dem Human Body Model an den USB-Pins sowie in der Isolationsbarriere. Diese hohe ESD-Auslegung kommt durch die Qualität der Isolationsbarriere zustande, die eine Transientenfestigkeit von minimal 30 kV/µs bzw. 50 kV/µs typisch aufweist und es dem LTM2884 erlaubt, sogar bei Störereignissen USB-Daten fehlerfrei zu übertragen.
Der LTM2884 besitzt eine hohe Immunität gegenüber HF- und magnetischen Feldern und generiert selbst nur geringe elektromagnetische Interferenzen. Die im LTM2884 eingesetzte µModule-Isolator-Technik wurde von unabhängiger Stelle evaluiert und hat erfolgreich die Immunitätstests bezüglich HF- und magnetischen Feldern gemäß dem Europäischen Standard EN 55024 und in Übereinstimmung mit dem Teststandard EN 61000-4-3 bestanden. Die elektromagnetischen Interferenzen lassen sich bis weit unter die Klasse-B-Grenze gemäß CISPR 22 verringern, was wiederum komplizierte EMI-Abschirmungs- und -Abschwächungstechniken überflüssig macht.
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