汽車級USB Type - C? DP交替模式轉(zhuǎn)接驅(qū)動器TUSB564 - Q1深度解析

在汽車電子領(lǐng)域，數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院头€(wěn)定性至關(guān)重要。TUSB564 - Q1作為一款汽車級USB Type - C? DP交替模式8.1Gbps接收端線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動器交叉點開關(guān)，為汽車信息娛樂系統(tǒng)、后座娛樂系統(tǒng)以及汽車音響主機等應(yīng)用提供了強大的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。

文件下載：tusb564-q1.pdf

特性亮點

高速數(shù)據(jù)傳輸支持

TUSB564 - Q1支持多種數(shù)據(jù)傳輸模式，包括USB 3.2高達5Gbps的數(shù)據(jù)速率，以及DisplayPort? 1.4高達8.1Gbps (HBR3) 的速率。它既支持USB 3.2 + 2個DP 1.4通道，也支持4個DP 1.4通道，能夠滿足不同應(yīng)用場景下的高速數(shù)據(jù)傳輸需求。

低功耗設(shè)計

采用超低功耗架構(gòu)，有效降低了系統(tǒng)的整體功耗，這對于汽車電子設(shè)備來說尤為重要，因為它可以減少電池的消耗，提高能源效率。

線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動與均衡功能

具備高達11.6dB均衡功能的線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動器，能夠補償由于線纜或電路板走線損耗產(chǎn)生的碼間串擾 (ISI)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和穩(wěn)定性。同時，該器件對DisplayPort?鏈路訓練透明，可通過GPIO或I2C進行配置，還支持熱插拔，方便用戶使用。

寬溫度范圍與小封裝

支持汽車級2級溫度范圍（-40°C至105°C），適應(yīng)汽車復雜的工作環(huán)境。其封裝為5mm × 7mm，0.5mm間距VQFN，體積小巧，節(jié)省電路板空間。

引腳配置與功能

TUSB564 - Q1的引腳配置豐富多樣，不同的引腳承擔著不同的功能。例如，DP[0:3]p/n引腳用于DisplayPort通道的差分輸出，TX1p/n、TX2p/n、RX1p/n、RX2p/n等引腳用于DisplayPort或USB3的差分輸入/輸出，SSTXp/n、SSRXp/n引腳用于USB3下行端口的差分輸入/輸出。此外，還有用于設(shè)置均衡增益的EQ[1:0]、SSEQ[1:0]、DPEQ[1:0]引腳，以及用于器件使能、熱插拔檢測、編程模式選擇等功能的引腳。這些引腳的合理配置使得器件能夠靈活地適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。

規(guī)格參數(shù)

絕對最大額定值與建議運行條件

在使用TUSB564 - Q1時，需要注意其絕對最大額定值和建議運行條件。例如，VCC電源電壓范圍為 - 0.3至4V，建議運行電壓為3至3.6V；結(jié)溫最大為125°C，環(huán)境溫度建議在 - 40至105°C之間。超出絕對最大額定值運行可能會對器件造成永久損壞，而在建議運行條件之外使用，可能會影響器件的可靠性、功能和性能并縮短器件壽命。

ESD等級

該器件的人體放電模型 (HBM) 符合AEC Q100 - 002標準，所有引腳的ESD等級為 ±4000V；充電器件模型 (CDM) 符合AEC Q100 - 011，所有引腳的ESD等級為 ±1500V。這表明器件具有較好的抗靜電能力，但在使用過程中仍需注意靜電防護。

電氣特性

TUSB564 - Q1的電氣特性涵蓋了電源功耗、輸入輸出電壓電流、差分阻抗、回波損耗等多個方面。例如，在不同的工作模式下，其平均有效功耗有所不同，僅USB模式下平均有效功耗為340mW，USB + 2通道DP模式下為670mW，4通道DP模式下為640mW。這些電氣特性為工程師在設(shè)計電路時提供了重要的參考依據(jù)。

工作模式與配置

GPIO模式

當I2C_EN = “0”時，TUSB564 - Q1處于GPIO配置。在這種模式下，它支持僅USB、2個DisplayPort通道 + USB或4個DisplayPort通道（無USB）三種配置。通過CTL1、CTL0和FLIP引腳的不同組合，可以實現(xiàn)不同的功能選擇和信號映射。例如，當CTL1 = L，CTL0 = H時，器件處于單端口USB模式；當CTL1 = H，CTL0 = L時，器件處于4通道DP模式。

I2C模式

當I2C_EN不等于0時，TUSB564 - Q1處于I2C模式。在該模式下，同樣可以實現(xiàn)與GPIO模式相同的配置，通過I2C寄存器來控制USB和DisplayPort的配置以及AUXp或AUXn到SBU1或SBU2的映射。這種模式提供了更多的可編程性和靈活性，方便工程師進行精確的控制。

DisplayPort模式

TUSB564 - Q1支持多達四個數(shù)據(jù)速率高達8.1Gbps的DisplayPort通道。其DisplayPort功能可通過GPIO控制引腳CTL1或I2C寄存器CTLSEL1啟用，同時還需要HPDIN引腳為高電平才能啟用通過DisplayPort通道進行的數(shù)據(jù)傳輸。在不同的配置下，需要注意通道的啟用和禁用設(shè)置，以確保數(shù)據(jù)的正常傳輸。

應(yīng)用與實施

應(yīng)用信息

TUSB564 - Q1主要用于補償因為PCB布線和電纜等無源介質(zhì)導致的信號衰減而引起的符號間干擾 (ISI) 抖動。在USB3.2主機/DisplayPort 1.4 GPU和USB3.2 Type - C插座之間放置該器件，可以糾正信號完整性問題，使系統(tǒng)更加穩(wěn)健。

典型應(yīng)用示例

文檔中給出了一個典型的設(shè)計示例，詳細說明了設(shè)計要求和過程。例如，轉(zhuǎn)接驅(qū)動器至USB3集線器最大PCB布線長度為8英寸，轉(zhuǎn)接驅(qū)動器至DP RX最大PCB布線長度為6英寸等。同時，還介紹了ESD保護措施和DisplayPort UFP_D引腳分配E的支持方法。在ESD保護方面，建議選擇符合特定參數(shù)要求的ESD元件，并將其布置在USB連接器附近；對于DisplayPort UFP_D引腳分配E，需要根據(jù)不同的配置模式采取相應(yīng)的措施，以確保信號的正確傳輸。

系統(tǒng)示例

展示了TUSB564 - Q1在僅USB 3.1、USB 3.1和2通道DisplayPort、僅DisplayPort三種模式下的系統(tǒng)示例。通過不同的引腳配置，可以實現(xiàn)不同的工作模式，滿足多樣化的應(yīng)用需求。例如，當CTL1引腳為低電平并且CTL0引腳為高電平時，器件處于僅USB3.1模式；當CTL1引腳為高電平且CTL0引腳為高電平時，器件以USB3.1和2個通道DisplayPort模式運行。

電源與布局建議

在電源方面，TUSB564 - Q1旨在使用3.3V電源運行，建議使用去耦電容器降低噪聲并提高電源完整性，在每個電源引腳和接地端之間連接一個0.1μF電容器。在布局方面，給出了詳細的布局指南，如使用受控90Ω差分阻抗 (±15%) 布線RXP/N和TXP/N對，遠離其他高速信號，盡量減少過孔數(shù)量等。這些建議有助于提高器件的性能和穩(wěn)定性。

寄存器映射

文檔中詳細介紹了TUSB564 - Q1的寄存器映射，包括通用寄存器、DisplayPort控制/狀態(tài)寄存器、USB3.1控制/狀態(tài)寄存器等。每個寄存器都有其特定的功能和作用，通過對這些寄存器的讀寫操作，可以實現(xiàn)對器件的各種配置和控制。例如，通用寄存器 (地址 = 0x0A) 中的EQ_OVERRIDE字段可以設(shè)置是否使用寄存器中的EQ設(shè)置；DisplayPort控制/狀態(tài)寄存器可以用于選擇DP通道的EQ電平、監(jiān)測AUX寫入DPCD寄存器的值等。

作為電子工程師，在設(shè)計使用TUSB564 - Q1的電路時，需要充分了解其特性、引腳配置、規(guī)格參數(shù)、工作模式、應(yīng)用實施方法以及寄存器映射等方面的知識。只有這樣，才能合理地選擇和使用該器件，設(shè)計出高性能、穩(wěn)定可靠的汽車電子系統(tǒng)。同時，在實際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體的需求和場景，靈活調(diào)整參數(shù)和配置，以達到最佳的設(shè)計效果。你在使用類似器件的過程中，是否也遇到過一些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。