基于adum3165的USB隔离器(已验证)

项目简介

本项目是基于ADUM3165的USB隔离器，具有隔离USB两端设备的功能

项目功能

隔离USB接口两端，实现电气隔离，防止调试高压，电机类设备或恶意usb设备对电脑造成损害，同时提供理论上USB 2.0信号自动检测低速、全速和高速连接
1.5 Mbps、12 Mbps 和 480 Mbps 数据速率

项目参数

隔离芯片耐压3.75kV
电源变压器耐压3kv
为人身安全考虑建议用于2kv以下

项目版本

1.分立版（已验证）
成本较高，但效率较高，存在变压器不好购买以及需要零件较多，BOM成本较高等问题
不是非常推荐（好看）
2.模块版（未验证，但理论上和分立版芯片一样）
跟分立版芯片一样，区别在于厂家订货量大单个产品成本较低，而且现在5v转5v反激电源芯片方案就几种

免责声明

此项目所有的电路均为学习测试使用，请根据实际生产修改

使用与测试时发生的一切情况与本作者无关，请注意人身安全

原理解析（分立版硬件说明）

本项目由以下部分组成，电源部分、芯片部分、保护部分组成。
1.电源

图1--电源电路：
反激电源芯片为MX6501T通过MXPP6-3K6110变压器隔离两端，同时MX6501T为开环控制所以+5ov输出的电压不是严格的5v而是6.8v左右（空载）
D1，D2两个二极管为东科DK5V60R20S，其实就是个合封的同步整流芯片，当然要是觉得这个成本较高用普通的肖特基二极管也可以。但是相应的二极管温度也会上升（40度左右）

图2--东科DK5V60R20S
U3,C2,C1三个原件构成π型滤波器以用于过滤高频杂波，C1同时承担芯片滤波

图3--滤波

R1-R4为负载电阻用于给MX6501T提供基础负载，防止输出电压过高
阻值在3-10k调整使用0805封装4个串并联以提高总体功率

图4--负载

2.保护部分
因为左右两部分完全对称，所以以隔离侧为例

图4--保护
5v电源从USB公头U5进来后通过D6进行tvs保护之后通过自恢复保险丝f1进入LDO为芯片供电。
信号线通过TPD4E02B04DQAR进行ESD保护，TPD4E02B04DQAR共4个ESD，但是本项目中只用到两个。’
可能发生意外实的情况

短路时
电流超过自恢复保险丝阈值，保险丝自动断开，切断后级电路
发生在被隔离侧：
整个电路板断电
发生在隔离侧：
后级电路断电如st-link等会断开连接但是芯片本体以及隔离电源正常工作

高压输入电源时
发生在隔离侧：
tvs导通将电压钳位在6v

高压输入信号时
发生在隔离侧：
ESD导通，将多余能量输入隔离地

3.芯片部分

图5--总图
隔离芯片采用 ADUM3165BRSZ-RL（这玩意有好几个型号3166....什么的，区别就是一种晶振在左一种在右，建议用在左边的）
芯片支持5v和3.3v两个电压输入，用5v时3号引脚为内部ldo的电容引脚用一个100nf接地，用3.3v时1,3引脚需要连接在一起，同时使用一个100nf接地。但是由于隔离侧的电压不是标准的5v，有损害坏芯片的可能，所以两边同时使用一个ldo将5v转为3.3v后输入芯片

晶振采用24mhz晶振，匹配电容值使用晶振推荐的即可，如X322524MOB4SI24MHz ±10ppm 12pF用12pf电容即可

芯片的14号引脚为就绪引脚，当芯片检测到两边电压正常且开始正常工作时此引脚为高电平，如果需要移植此芯片此引脚可以连接到单片机的某个引脚用于检测芯片状态

注意事项

推荐用张镀金卷＋黑色PCB（很好看），已经优化到可以使用镀金卷

某些ldo芯片需要en引脚，需要自行修改电路。

隔离芯片晶振必须需要负载电容，一定要焊接

芯片较贵，焊接先不要焊接芯片，先焊接芯片除外的所有零件，之后使用万用表测量电压。都正常后再焊接芯片

一般来说，USB电源电压高于5v一点，对外接设备影响不大。如果真是介意（推荐）可以使用 ldo 做一个稳压延长板接在后面

实物图

图1：正面

图2：反面1

图3：反面2

图4：应用举例（测试视频在压缩包中）