FT232R - не терпит электро-магнитного излучения

alexgap · 04.02.2009, 23:28

При создании мощного 3-х фазного конвертора с PFC (10 кВт) было обнаружено, что чип преобразователя USB-USART FT232R не способен работать при воздействии даже относительно незначительного электромагнитного излучения.

Статика, помехи по питанию и по ножкам исключены, так как применялась полная гальваническая развязка, неиспользуемые входные пины были посажены на шину питания чипа.
После серии экспериментов оказалось, что микросхема начинает подвисать, сбрасываться и вообщем терять работоспособность при 1) помещении ее в область индукции силовых дросселей 2) наличии рядом проводника, который переиндуцирует электро-магнитное поле от силового модуля.

Другие чипы, в том числе и микроконтроллеры ATmega, переносят эти излучения и даже более сильные наводки без проблем. Скорее всего кристалл FT232R не имеет внутренних экранирующих областей, или имеет недостаточно "подтянутые" затворы полевых ключей. Вообщем, судя по всему, годится исключительно для бытовых применений.

dimonbest · 10.03.2009, 13:45

Относится ли это к микросхеме FT232RL SOIC?

alexgap · 08.04.2009, 21:49

Dimonbest, после долгих исканий проблема оказалась не такая серьезная как я ее описал. С самим кристаллом FT232R(L) все в порядке. Просто у чипа есть одна особенность - он требует большой емкости (22 мкФ) по питанию +5В в непосредственной близости (1-3 см) с чипом. У меня в схеме стояло 4.7 мкФ и этого было недостаточно несмотря на мизерное энергопотребление чипа. Керамика 0.1 мкФ по питанию у меня присутствовала в обоих случаях.

После увеличения емкости до 22 мкФ - все стало работать как часы. Как обьяснить - не знаю. Было бы понятно если бы FT232 жрала сотни миллиампер, но ведь она кушает в десятки раз меньше.

pambaru · 09.04.2009, 10:13

Сообщение от alexgap

Dimonbest, после долгих исканий проблема оказалась не такая серьезная как я ее описал. С самим кристаллом FT232R(L) все в порядке. Просто у чипа есть одна особенность - он требует большой емкости (22 мкФ) по питанию +5В в непосредственной близости (1-3 см) с чипом. У меня в схеме стояло 4.7 мкФ и этого было недостаточно несмотря на мизерное энергопотребление чипа. Керамика 0.1 мкФ по питанию у меня присутствовала в обоих случаях.

После увеличения емкости до 22 мкФ - все стало работать как часы. Как обьяснить - не знаю. Было бы понятно если бы FT232 жрала сотни миллиампер, но ведь она кушает в десятки раз меньше.

Может сильное магнитное поле давало наводку на питание - был провал или скачок, и микруха висла?

alexgap · 09.04.2009, 11:23

Вспомнил еще одну доработку - все свободные входа FT232 были соединены с землей. Т.е. проблема была устранена после таких мер:
1) увеличен конденсатор с 4.7 до 22 мкФ
2) все свободные входа чипа соединены с общим проводом

Что именно повлияло, я поленился выяснить.

dimonbest · 23.04.2009, 10:34

alexgap, а микросхема просто "висла" или полностью умирала?
У меня вот вышли из строя (определяются как неопознаное устройство) 2 микросхемы. Конденсаторы стоят (на 0.1 и 100мкФ).
Вот кстати тоже обсуждают микросхему:
http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=48:8436

alexgap · 23.04.2009, 15:43

У меня микросхема просто уходила в сброс, периодически, раз в 5-10 секунд.

Насчет выхода из строя, то это может происходить при коммутации USB кабеля. Из-за разности потенциала земель между коммутируемыми устройствами вполне может происходить смерть чипа. Меры, которые можно предпринять для повышения надежности:
1. Shield (корпус USB разъема) подключить к земле через сопротивление 100 Ом
2. Поставить защитную сборку USB6B1RL

Также обратите внимание, что в даташите рекомендуется ставить конденсаторы 22 пФ на D+ и D- и индуктивность по питанию. Они уберегут от распространения высокочастотных помех.

Если чипы у вас определяются как неизвестные, то скорее всего у них вытерлась флэш-память и сбросился VID и PID. Скорее всего это можно поправить с помощью утилиты MProg от проиводителя чипы.

Вытирание флэш-памяти - обычное явление при воздействии сильных электро-магнитных полей, если это происходит, то нужно расположить устройство дальше от источника помехи.

dimonbest · 24.04.2009, 13:09

Сообщение от alexgap

Если чипы у вас определяются как неизвестные, то скорее всего у них вытерлась флэш-память и сбросился VID и PID. Скорее всего это можно поправить с помощью утилиты MProg от проиводителя чипы.

В том то и проблема, что Mprog уже не видит чипа.
Может есть другой способ перепрошить чип?
Кстати еще вопрос. Ножку RESET лучше оставлять в воздухе, подключить на +5В или на 3.3В?

mike7815 · 24.04.2009, 14:13

Из опыта борьбы с помехами могу сказать- USB вобще не сильно то помехозащищен- RS232 уверенно у меня работал там, где USB вылетал. А FT232 c гальванической развязкой 6N137 я активно использую как и преобразователь на основе 8 меги.(заказал маленькие платки/ преобразователи)- помехазащищенность меня чесно говоря не очень волновала. Общие советы, довольно тривиальные и очевидные.- поставьте феритовые бусины по всем проводам USB + проходные конденсаторы которые соедените с "большой" землей на плате(у фирмы мурата есть то, что нужно). Микросхема питается от 3.3 вольт, поэтому - лоудроп стабилизатор по питанию+ танталовые конденсаторы. Ресет обязательно подтянуть прямо отдельной дорожкой к ножке МК через резистор ~5-10kOm. Кварц - обязательно заземлить корпус отдельной дорожкой к ножке МК. Ну и внимательно надо с землей- разделять на чистую маленькую и "большую" грязную- по большой должны пройти все помехи по маленькой- сигнал.
ЗЫ да кстати чуть не забыл- и ни когда не включайте ваш там привод или что там еще создает помехи во время работы обмена.

ЗЫЫ не знаю как FT а Atmel по устойчивости к помехам порядочное г-но. Это я Вам точно говорю, как адепт AVRок с довольно большим стажем.

alexgap · 24.04.2009, 15:01

Сообщение от dimonbest

Сообщение от alexgap

Если чипы у вас определяются как неизвестные, то скорее всего у них вытерлась флэш-память и сбросился VID и PID. Скорее всего это можно поправить с помощью утилиты MProg от проиводителя чипы.

В том то и проблема, что Mprog уже не видит чипа.
Может есть другой способ перепрошить чип?
Кстати еще вопрос. Ножку RESET лучше оставлять в воздухе, подключить на +5В или на 3.3В?

RESET FT232R я непосредственно соединил с пином Vcc на котором +5В.

Если MProg уже не видит, то дело плохо.

Мне в конечном устройстве удалось добиться безотказной работы и при "включении привода" и при "выключении". Самый важный прием - разделять земли и если есть несколько блоков, из которых состоит изделие, то использовать каналы передачи информации с дифференциальным физическим уровнем. Для аналоговых сигналов очень трудно обеспечить помехоустойчивость, особенно когда таких сигналов - с десяток. Поэтому пришлось все перевести на цифровые модули, соединенные между собой по RS-485. Каждый модуль - чип ST485 драйвера шины RS-485 + микроконтроллер ATmega16, в каждом модуле несколько цифровых и аналоговых входов/выходов, которые управляют своей силовой схемой. Т.е. у каждого силового агрегата свой цифровой модуль.

Вся сеть управляется с компьютера через адаптер FT232 + ST485, который стоит в защищенном металлическими перегородками месте, на подвод шины RS-485 одета ферритовая клипса. В этом адаптере также есть место под MAX232 (RS232 ‹-› USART), т.е. когда в управляющем компьютере имеется RS-232, то естественно предпочтение отдается RS-232 перед USB.

Также нужно уделить внимание цифровому протоколу обмена данными. Он должен быть ориентирован на сообщения, целостность каждого из которых проверяется алгоритмом контроля целостности. Также на каждый запрос, устройство должно посылать ответ, подтверждающий успешное выполнение запроса.

В центральном управляющем программном обеспечении, которое управляет всеми модулями, при посылке любого запроса контролируется его успешность по получению подтверждения в течении заданного времени (таймаута). Если выполнение запроса не успешно, то делается еще несколько попыток отправить тот же запрос. Периодически, около раза в час всегда проскакивает ошибка в обработке какого-нибудь запроса, но она успешно исправляется алгоритмами контроля целостности и повторной передачи запроса.

Я это все написал к тому, что надежная работа устройства должна обеспечиваться не только его схемотехникой, но также и программным обеспечением - оно должно быть готово к обнаружению и исправлению ошибок физического канала передачи информации.