Frage zu USB-Schirmung

Hallo zusammen,

hat jemand Erfahrungen mit USB? Speziell geht es mir um die Schirmung der Schnittstelle.

Also ich habe folgendes:

- Gerät, Grundstruktur Metall umschlossen von Kunststoffgehäuse

- Elektronik, GND nicht direkt an Geräteerde (nur über R, C und Varistor geerdet)

- Betriebsspannung des Gerätes 24Vac

Das Gerät soll nun eine USB-Schnittstelle bekommen. Ich habe ein bisschen Probleme damit, GND der Elektronik mit der Schirmung des USB-Steckers zu verbinden, weil GND dann direkt am Gehäuse zugänglich ist (->ESD), wenn kein Kabel angesteckt ist.

Im EMV-Labor wird man da auch mit Sicherheit eine Ladung mit der ESD-Pistole drauf abgeben.

Könnte ich den Schirmkontakt des USB-Steckers

- vielleicht einfach nicht kontaktieren (die Schirmung "schwebt" also auf der Geräteseite frei) oder

- sollte ich den Schirmkontakt mit der Geräteerde verbinden oder

- sollte ich doch den Schirmkontakt mit GND der Elektronik verbinden?

Wie ist eure Meinung?

Gruss Stefan

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Stefan Raeder
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Das ist normalerweise kein Problem, sofern die Masseverbindungen alle sehr niederohmig sind (niederohmig auch bei 1 GHz, 2*PI*f*L beachten!)

Wird man, und nicht nur das, auch auf das geschirmte USB-Kabel wird man Bursts geben, sofern Du nicht eine M=F6glichkeit findest, das zu verhindern.

Das ist ungef=E4hr das Schlimmste, was man machen kann, in etwa gleichbedeutend mit "keine Schirmung".

Besser.

GND der Elektronik und metallenes Geh=E4use sind nur =FCber einen Kondensator miteinander verbunden, oder wie? Das ist generell keine so gute Idee. Besser ist es, die Elektronik wirklich niederohmig mit dem Geh=E4use zu verbinden, und wenn die Versorgungsspannung potentialfrei sein soll, einen DCDC-Wandler am Eingang einzusetzen, der das Potential auftrennt.

Ich hatte vor einiger Zeit auch mal so ein Problem mit einer Me=DFelektronik in der N=E4he von gro=DFen Schwei=DFrobotern (hohe magnetische Felder durch die Schwei=DFvorg=E4nge und starke St=F6rfelder durch die Servomotoren). Da hat es nur geholfen, das Geh=E4use und GND der Elektronik an einem zentralen Punkt zusammenzuf=FChren. Dann waren auch mehrere 100 V/m bei 80% AM kein Problem mehr, die Me=DFelektronik hat sich auch von 15 kV ESD nicht mehr beeindrucken lassen. Und eine vern=FCnftige Kabelschirmung mit sauberer Erdung h=E4lt auch Bursts mit 4 kV bei 100 kHz von den Adern fern.

Schlitze oder Sto=DFstellen im Deckel wirken =FCbrigens wunderbar als Schlitzkoppler bei lamba/4 oder 5/4*lambda und diversen anderen Resonanzen, also Vorsicht! Schrauben nicht zu weit auseinander, sonst hast Du u. U. Einkoppeleffekte im HF-Feld.

Getestet wird =FCbrigens nach EN61000-6-x, je nachdem f=FCr Heimbereich/leichtes Gewerbe oder f=FCr Industriebereich, kommt halt auf den Anwendungsbereich an. Es gibt jeweils eine Norm f=FCr Einst=F6rung und eine f=FCr Abstrahlung.

CU Peter

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Peter Weiss

"Peter Weiss" schrieb ...

Inwieweit hat denn eine niederohmige Erdung der Elektronik Einfluss auf den Ableitstrom des Gerätes, wenn die Elektronik über einen Transformator versorgt wird? Nicht so viel, da sekundärseitig, oder?

Ich habe oft damit zu tun, dass mehrere Leiterkarten in einem Gerät vorhanden sind, welche durch die gleiche Wechselspannungs- quelle versorgt werden. Dort habe ich die einzelnen Leitergarten nicht niederohmig erden können, da eine solche Erdung immer einen Zweig eines Brückengleichrichters der Leiterkarten kurzschließt. Ich bin immer ohne Probleme durch EMV-Test gekommen, deshalb habe ich auch diesmal keine nieder- ohmige Erdung vorgesehen.

Rein vom Gefühl würde ich GND auch gerne niederohmig erden!

Gruss Stefan

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Stefan Raeder

Das Ger=E4t f=E4llt unter Schutzklasse II und hat einen Trafo nach VDE

0550/0551 drin? Es ist keine Verbindung zwischen PE und dem Geh=E4use vorhanden?

Wenn die Elektronik selbst nicht sehr st=F6ranf=E4llig ist, dann kann das auch so gut gehen. Bei meiner Geschichte mit der Me=DFtechnik in der N=E4he starker St=F6rfelder waren halt mV in der Elektronik neben =FCblen St=F6rfeldern, da ging das nur mit sauberer Erdung.

Ist auch besser so, denn wenn Du St=F6rsignale auf Schaltungsmasse hast, und die Schaltungsmasse niederohmig mit Geh=E4use/PE verbunden ist, dann ist einfach Ruhe. Empfindliche Signale =FCbertr=E4gt man sowieso nicht massebezogen, sondern differentiell, oder mit einer eigenen Masseleitung, die erst am Sternpunkt mit der =FCbrigen Masse zusammenl=E4uft.

Kommt halt immer auf die Anwendung, auf das Umfeld, auf die St=F6rsicherheit der Schaltung drauf an. So ein allgemeines Rezept kann man da nicht geben, au=DFer da=DF man ein f=FCr den Einsatzzweck passendes Massekonzept haben sollte. Wenn ich da aber USB lese, dann kann das eh nichts sein, was in stark gest=F6rter Umgebung noch laufen mu=DF, also w=FCrde ich vom Gef=FChl her sagen, die Schirmung des USB besser mit Geh=E4use als mit Schaltungsmasse verbinden (in der Hoffnung, da=DF das USB-Kabel eine saubere Trennung zwischen Versorgungs-Minus und Schirmung macht). Je nach Einsatz kann es aber sein, da=DF ein angeschlossenes USB-Ger=E4t die Schirmung mit Versorgungs-Minus verbindet, das darf dann Deiner Schaltung nichts ausmachen.

CU Peter

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Peter Weiss

"Peter Weiss" schrieb

Doch, PE ist mit dem Gehäuse verbunden.

Das Vorgängergerät, welches ähnlich aufgebaut wurde, hat eigentlich nie irgendwelche Schwierigkeiten gemacht. Von dem Gerät wurden größere Stückzahlen gefertigt, ich gehe also mal davon aus, dass das Massekonzept soweit in Ordnung ist.

Kann ich mir vorstellen, dass man bei mV schnell Probleme bekommt, wenn die Umgebungsbedingungen schwierig sind.

Ich werde jetzt einfach mal GND mit PE am Sternpunkt verbinden und mir ein paar Signale mit dem Oszilloskop ansehen. USB-Abschirmung verbinde ich dann mit Gehäuse, nicht mit Schaltungsmasse.

Danke für die Hinweise und Tipps!

Gruesse Stefan

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Stefan Raeder

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