Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temporärer Verbindungsverlust: USB Hub CY7C65642-28LTXC und SOM nach ESD-Impuls


von Hans (kse_re)


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Guten Abend,

Ich stehe vor einer Herausforderung mit meinem Gerät, bei dem ich einen 
ESD-Impuls von ±15 kV auf das USB-Gehäuse gebe. Infolgedessen verliert 
der USB-Hub, der nicht an dieser USB-Schnittstelle angeschlossen ist, 
kurzzeitig die Verbindung zum System-on-Module (SOM) iMX6DL.

Die Gerätekonfiguration sieht wie folgt aus: Eine USB-C-Schnittstelle 
(ESD impuls Beschuss) ist mit einem USB-Hub verbunden, der wiederum mit 
dem SOM verbunden ist. Ein weiterer USB-Hub, an dem WLAN und der 
Touchscreen angeschlossen sind (dieser verliert die Verbindung), ist 
ebenfalls mit dem SOM verbunden.

Ich habe bereits verschiedene Maßnahmen ergriffen, darunter der Einsatz 
von TVS-Dioden und Common Mode Chokes. Trotz dieser Vorkehrungen hat 
sich die Situation bislang nicht verbessert. Ich stehe vor der Frage, 
welche weiteren Schritte ich unternehmen kann, um das Problem zu lösen. 
Haben Sie möglicherweise Vorschläge oder können Sie mir Quellen 
empfehlen, wo ich weitere Informationen zu diesem Problem finden kann? 
Jede Hilfe wäre äußerst willkommen.

Vielen Dank im Voraus.

von Hans (kse_re)


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Guten Abend,

ich freue mich mitteilen zu können, dass ich bereits Fortschritte 
gemacht habe, um die Probleme zu lösen. Durch das Hinzufügen eines 10pF 
Kondensators direkt an der Speisung des USB-Hub-Chips konnte ich einige 
Schwierigkeiten beheben. Allerdings tritt bei einer Spannung von +8 kV 
immer noch ein Reset auf.

Ich frage mich, ob jemand hier vielleicht Ideen oder Vorschläge hat, wie 
ich dieses spezielle Problem angehen kann. Es wäre hilfreich, 
zusätzliche Abschirmmaßnahmen oder spezielle Komponenten zu kennen, um 
die Stabilität des Systems auch bei höheren Spannungen sicherzustellen.

Für jede weitere Unterstützung und alle Anregungen bin ich äußerst 
dankbar. Vielleicht gibt es auch spezielle Foren, Fachliteratur oder 
Experten, die Erfahrungen mit ähnlichen Herausforderungen haben. Ich 
hoffe, gemeinsam eine Lösung für dieses Problem zu finden.

Vielen Dank im Voraus für Ihre Hilfe.

von Thomas F. (tommf)


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Hans schrieb:
> Durch das Hinzufügen eines 10pF
> Kondensators direkt an der Speisung des USB-Hub-Chips konnte ich einige
> Schwierigkeiten beheben.

Wirklich nur 10pF? Da sollten doch eigentlich schon mehrere 100nF da 
sein.

von Hans (kse_re)


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Hi,

vielen Dank für Ihre Antwort. Ja, am VRef des Chips befindet sich eine 
600-Ohm-100-MHz-Ferritbead sowie ein 1uF- und ein 100nF-Kondensator. 
Zusätzlich wurde noch ein 10pF hinzugefügt, was das Resetten bei allen 
ESD-Impulsen außer denen von +8kV verhindert.

Mit freundlichen Grüßen,

Hans

von Thomas F. (tommf)


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VRef? Welcher Pin ist das? Im Datenblatt habe ich den nicht gefunden.

Died 10pF haben wahrscheinlich bei höheren Frequenzen eine niedrigiere 
Impendanz als die anderen vorhanden Kondensatoren. Anderseits sind sie 
vom Wert her so klein, dass es mich wundert, dass sie einen Unterschied 
machen.

Es wäre sinnvoll, einen Schaltplan und das Layout zu zeigen, da hier die 
Verteilung der Kondensatoren an den verschiedenen Versorgungspins sowie 
die Leiterplattenlagen und -gestaltung großen Einfluss hat.

von Harald K. (kirnbichler)


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Thomas F. schrieb:
> Died 10pF haben wahrscheinlich bei höheren Frequenzen eine niedrigiere
> Impendanz als die anderen vorhanden Kondensatoren.

Deswegen findet man in kritischen Designs durchaus parallelgeschaltete 
Kondensatoren deutlich unterschiedlicher Kapazität.

von Hans (kse_re)


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Thomas F. schrieb:
> VRef? Welcher Pin ist das? Im Datenblatt habe ich den nicht gefunden.

Guten Tag,

vielen Dank für den Hinweis. Das war ein Tippfehler meinerseits; ich 
meinte VREG.

Es handelt sich um einen 6-Lagen-PCB. Leider kann ich Ihnen das Schema 
und die Leiterbahnausschnitte nicht in einem öffentlichen Forum zur 
Verfügung stellen. Mir ist bewusst, dass ohne diese Informationen eine 
Aussage oder Hilfe für das Problem schwierig ist. Dennoch bin ich für 
jeden Input dankbar.

Mit freundlichen Grüßen,

Hans

von Harald K. (kirnbichler)


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Hans schrieb:
> Es handelt sich um einen 6-Lagen-PCB. Leider kann ich Ihnen das Schema
> und die Leiterbahnausschnitte nicht in einem öffentlichen Forum zur
> Verfügung stellen.

Üblicherweise gibt es von den Herstellern von USB-Hubs und ähnlichem 
Evaluation Boards, die dazu dienen, die Beschaltung und auch das Layout 
zu untersuchen. Sich beim Design der eigenen Applikation daran zu 
orientieren, ist daher ratsam.

Ich nehme doch stark an, daß Du das gemacht hast, oder hast Du resp. 
Dein Layouter da das Rad neu erfunden?

von Hans (kse_re)


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Harald K. schrieb:
> Ich nehme doch stark an, daß Du das gemacht hast, oder hast Du resp.
> Dein Layouter da das Rad neu erfunden?
Guten Tag,

Vielen Dank für den Input. Ich werde dort nach den Unterschieden im 
Schema und Layout suchen. Obwohl ich nicht selbst für das Entwerfen 
dieses Teils verantwortlich bin, ist es meine Aufgabe, die ESD-Probleme 
zu identifizieren und zu beheben. Dies stellt eine anspruchsvolle 
Herausforderung dar, die jedoch unabdingbar ist. Haben Sie weitere 
Hinweise darauf, worauf ich meinen Fokus im Schema und Layout legen 
sollte?

Mit freundlichen Grüßen,

Hans

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