公司新闻行业新闻

HUB品牌芯片用于外接扩展设备

发布者:管理员 日期:2020-03-26


笔者近期接到2U云媒体服务器产品设计任务,该产品的应用领域为高清视频流,视频会议,在线课堂,视频监控和智能视频分析。这款产品需求2U机箱对外支持4USB 2.0接口,用于外接扩展设备,如鼠标、键盘及U盘等。

根据设计需求,选取的芯片应满足其USB接口支持USB2.0标准,至少能扩展出4USB接口,低功耗较,使用简单,无需复杂软件配置及切换操作,封装较小且易焊接及维护。基于这些因素评估多家USB HUB品牌芯片后,笔者最终选择瑞萨电子推出的UPD720114作为本次产品的解决方案。

UPD720114是一款支持USB2.0接口的1/4转换芯片。该芯片的5USB接口可支持1.5Mbps12Mbps480Mbps三种传输速率。三种可选传输速率增加了设计的灵活性,便于设计人员依据不同接口的功能需求进行速率配置。在不同速率下的运行功耗也会有所改变,但在所有USB端口同时以高速模式传输数据时,UPD720114的电流损耗仍可控制在149mA范围内。在空闲状态下,UPD720114的电流损耗甚至可控制在10uA。由此可见该芯片的功耗较低。

本次设计主要是由CPU主芯片的一个USB接口通过UPD720114芯片扩展出4USB接口用于接入4USB插座。

在原理图设计阶段需考虑以下几点:

1)对接芯片的USB接口的传输速率是否匹配。

方案框图中CPU芯片的USB PHYUSB 2.0接口,那么在选择UPD720114芯片作为对接芯片前,就要核查下UPD720114是否支持USB 2.0接口或者更高速的USB3.0接口。2. UPD720114芯片和4USB插座的供电信号由LDO芯片提供。

上述方案中USB接口的传输速率都规划为480Mbps。为了最小化电源噪声对USB传输信号线的影响,建议使用LDO芯片输出的电压信号供给UPD720114芯片和4USB插座使用。供给4USB插座使用的LDO芯片可以考虑具有限流能力,用于保护USB接收器件被过大电流冲击出现损坏。

2USB插座需要加入静电保护电路。

由于USB插座在使用过程中极有可能遇到静电问题。设计时可以将USB差分数据信号线接入TVS二级管进行保护。同时将USB插座的外接接入大地信号,在大地信号上接入大电容,给意外接入USB插座的静电信号以泄放通道,避免不必要的损坏。

原理图设计完成后,当然该考虑PCB布局布线问题了,在此阶段同时需考虑到以下几点:

1UPD720114芯片外接晶振要尽量远离USB数据差分信号线,避免时钟信号与USB数据差分信号之间的串扰。

2UPD720114芯片外接晶振的滤波电容尽量靠近UPD720114芯片,以保证接入UPD720114芯片的时钟信号质量。

3UPD720114芯片尽量靠近USB插座,尽量缩短USB数据差分信号线长度。

4UPD720114芯片供电信号上的去耦电容和磁珠要尽可能靠近UPD720114芯片,尽量减小传输线的电感和噪声对芯片影响。

5)静电保护器件TVS二级管要尽量靠近USB插座,最大化实现TVS二级管的保护功能。

6)五对USB数据差分信号线平行走线,长度误差控制在2mil内,两根数据线的长度不能超过4in,差分阻抗要控制在90Ω±15%的范围内,单根阻抗要控制住45Ω±10%

7)五对USB数据差分信号线在走线过程中遇到需要打过孔问题,可以在过孔附近同时打上地孔,用于减小回流路径。

8)五对USB数据差分信号尽量远离供电芯片及供电信号。

以上就是我在使用UPD720114芯片的一点点设计经验分享,写于此希望能给其他工程师的设计以帮助。

 

获取新消息

深圳市言行智科技有限公司
电话:0755-8525 8990
联系人:葛先生 13699795123
地址:深圳市宝安区西乡街道宝安大道5010号西部硅谷B座B区608(后瑞地铁站A出口)


扫描关注我们
版权所有:深圳市言行智科技有限公司 粤ICP备17048058号
网络变压器生产厂家,供应商,代理商,原装进口直销,直营,授权

在线
客服

在线客服服务时间:9:00-18:00

销售联系:

终端客户:

贸易窗口:

客服
热线

0755-8525 8990
7*24小时客服服务热线

关注
我们

官网二维码
TOP