アプリケーションノート 6649

MAX22505 ±40V USBプロテクタに関するよくある質問(FAQ)


要約: MAX22505は、電子式USBポートサーキットブレーカで、プロセッサの介入なしで動作およびリカバリを全自動で行います。この一連のよくある質問(FAQ)は、MAX22505に関する一般的な質問に回答しています。

MAX22505とは何ですか?また、何を行うものですか?

MAX22505は、高集積USBポートサーキットブレーカです。MAX22505はシステムに損傷を与える恐れのある電圧を検出した時点で、USBポートからの接続を自動的に遮断します。また、そのような脅威が存在しなくなった時点で、MAX22505はUSBポートに自動的に再接続します。この自動動作は、対応するUSB動作速度に対してトランスペアレントで、設定が必要ありません。

MAX22505がターゲットとするアプリケーションは、どのようなものですか?

MAX22505は、産業用PCおよびプログラマブルロジックコントローラ(PLC)の診断用USBポートの保護に最も効果的です。MAX22505は、24VDCおよび24VACの電源バスシステムで生じる恐れのある障害を確実に保護します。

MAX22505の主な特長は、どのようなものですか?

MAX22505の主な特長は次のとおりです。

  • VBUS/GNDに対する±50VDCの保護内蔵
  • データラインD+/D-に対する±40.7Vの保護内蔵
  • ハイ(480Mbps)、フル(12Mbps)、およびロー(1.5Mbps)スピードのUSBに対応
  • USB動作速度に対してトランスペアレント
  • 設定不要なUSBホストまたはデバイス保護
  • USB On-The-Go (OTG)に対応
  • VBUS/GNDパスに対してオプションの外付けMOSFETドライバ

MAX22505プロテクタはUSBアイソレータとどのように違うのですか?

USBアイソレータは、よりコストのかかる技術です。2つのドメイン間をガルバニック絶縁することで、ノイズとグランドループの保護を行い、一般に光アイソレータに関するUL 1577規格などの安全上または規制上の認定を満たしています。USBアイソレータは、グランドシフトがあっても、USBインタフェース動作をし続けることができます。多くの産業用アプリケーションにおいて、これは過剰な機能と言えます。障害が取り除かれた時点で、通信が継続している場合、電源バスに誤って接続されないように保護するだけで十分です。USBアイソレータと比較したMAX22505プロテクタの特長は次のとおりです。

    *ロースピードとフルスピードだけでなく、ハイスピード(480Mbps)システムにも対応 *USB OTGシステムに対応 *低コスト *USBシステムに対してトランスペアレント *設定不要 *USBアイソレータに損傷を与える恐れのあるコネクタ側の耐障害性 *USBアイソレータより簡単

MAX22505は、どのようなUSB速度に対応していますか?

MAX22505は、ロー(1.5Mbps)、フル(12Mbps)、およびハイ(480Mbps)スピードに対応しています。

MAX22505は、USB OTGに対応していますか?

はい。MAX22505は、USB OTGを含むUSBリンクにおいてトランスペアレントです。

MAX22505は、どのようなUSBポートの信号を保護していますか?

MAX22505は、4つの基本的なUSBライン(VBUS、GND、D+およびD-)をすべて保護します。これらのラインのいずれかに障害が生じた場合、サーキットブレーカをオープンし、それと同時に4つのラインをすべて接続解除します。全ライン(VBUS、GND、D+またはD-)で障害がすべて終了した場合のみ、MAX22505はサーキットブレーカ機能を完全に終了し、4つのラインをすべて再接続します。

MAX22505の保護レベルは、どのようなものですか?

オープン時、MAX22505の保護レベルは、D+/D-信号ラインに対して最大電圧差±40V、VBUSおよびGNDパワーラインに対して最大±50Vです。パワーラインに対する保護レベルは十分に高いため、24V ACパワーバスに誤って接続されることはありません。

MAX22505は電力が供給されていない場合も、保護機能を提供しますか?

MAX22505サーキットブレーカ機能は電力が供給されていない場合、MAX22505に電力が供給されている時と同じ保護レベルで、すべての接続をオープンします。すべてのスイッチは、オープンの状態になります。

障害が発生しているのか、どのように分かるのですか?

サーキットブレーカ機能がオープンの場合、オープンドレインFLTBピンはアクティブローをアサートします。障害が発生していない場合、またはUSBバスに接続されていない場合、このオープンドレイン出力のプルアップ抵抗器はFLTBを非アクティブ(ハイ)状態にします。

High Common Modeの機能は、どのようなものですか?

USBデータ信号D+/D-におけるコモンモードシフトの影響で、USBケーブル上の電圧が降下し、ハイスピード(480Mbps)モードで動作上の問題が生じる恐れがあります。ハイスピードモードと比べると、ロー/フルスピードモードはコモンモードシフトに対して高い許容度を持っています。HCMB機能が有効な場合、コモンモードシフトがある程度発生している場合、なおかつUSBバスがハイスピードモードの場合、MAX22505はハイスピードモードからロー/フルスピードモードに自動的に変更します。コモンモードがある範囲を超えると、MAX22505は接続をオープンにします。ユーザーがUSBデバイスを取り外し、再接続し、リンクにコモンモードシフトがなければ高速動作を再開します。これはオプション機能で、起動時にHCMBピンがハイ状態であることが必要です。この設定は起動時にのみ確認されます。

MAX22505は、USBホストまたはUSB周辺機器で使用できますか?

MAX22505は、USBホストおよびUSB周辺機器の両方のアプリケーションにおいて正常に機能します。USB周辺機器のアプリケーションで考慮しなければならないのは、そのアプリケーションが自己給電の周辺機器またはバス給電の周辺機器のいずれかであるかという点です。MAX22505の評価キット(EVキット)は、USBホスト、USB自己給電の周辺機器、およびUSBバス給電の周辺機器に関するすべての可能性を実証します。

MAX22505のEVキットは3つの独立した回路を持っています。なぜMAX22505のEVキットには外付けスイッチを使用する設定もあれば、使用しない設定もあるのでしょうか?

MAX22505 EVキットは、3つの独立したセクションを持っています。各セクションは、USB自己給電の周辺機器、USBバス給電の周辺機器、およびUSBホストを保護する最適な方法を実証します。

MAX22505に組み込まれた絶縁スイッチは、VBUSおよびGND USBラインからの絶対最大定格が280mAに設定されています。それは、USBホストから必要な電力がわずか5mA以下のUSB自己給電のアプリケーションにおいては十分です。しかし、一般にバス給電の周辺機器のアプリケーションではUSBホストから280mA以上必要です。また、ホストアプリケーションは、接続された周辺機器に少なくとも500mAを提供しなければなりません。ハイパワーペリフェラルまたはホストの場合、外付けスイッチはMAX22505の駆動能力を補完します。MAX22505は、これらの外付けスイッチを正常に駆動させるために必要な制御信号をすべて設定済みです。

このため、EVキットのハイパワーペリフェラルセクションおよびホストセクションでは外付けスイッチを使用しており、ローパワーペリフェラルセクションでは外付けスイッチを使用していません。

なぜD+/D-信号ラインに直列インダクタが使用されているのですか?

これらのインダクタは、信号の完全性を向上させます。MAX22505はデータ信号に対してわずかな容量性を示しますが、これらのインダクタはそのわずかな容量性による影響を解消します。次のアイダイアグラムは、これらのインダクタ使用時と非使用時の信号を表しています。適切に設計された回路およびPCBは、推奨されている20nHのインダクタンスと併用すると最も効果的に機能します。

図1 直列インダクタ非使用時の信号(上:D+、下:D-) 図1 直列インダクタ非使用時の信号(上:D+、下:D-)

図2 直列インダクタ使用時の信号(上:D+、下:D-) 図2 直列インダクタ使用時の信号(上:D+、下:D-)


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