TUSB8042A四端口USB 3.2 x1 Gen1集線器：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點

引言

在當(dāng)今數(shù)字化時代，USB接口的應(yīng)用無處不在，而USB集線器作為擴(kuò)展USB端口數(shù)量的重要設(shè)備，其性能和功能對于提升設(shè)備的使用效率至關(guān)重要。TUSB8042A作為一款四端口USB 3.2 x1 Gen1集線器，具備多種強(qiáng)大特性和廣泛的應(yīng)用場景。本文將深入探討TUSB8042A的相關(guān)信息，為電子工程師在設(shè)計和應(yīng)用過程中提供有價值的參考。

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一、TUSB8042A概述

TUSB8042A是一款四端口兼容USB 3.2 x1 Gen1的集線器，可在上游端口提供同步超快速USB、高速或全速連接，在下游端口提供超快速USB、高速、全速或者低速連接。當(dāng)上游端口連接到只支持特定連接類型的電氣環(huán)境時，下游端口的相應(yīng)連接會被禁用。該器件還支持電池充電應(yīng)用，提供多種充電模式，并且可通過多種方式進(jìn)行配置。

二、特性亮點

2.1 端口特性

• 四端口設(shè)計：提供四個USB 3.2 x1 Gen1（5Gbps）端口，滿足多設(shè)備連接需求。
• USB 2.0集線器特性：具備多個事務(wù)轉(zhuǎn)換器（MTT）集線器，每個事務(wù)轉(zhuǎn)換器有兩個異步端點緩沖器。

2.2 電池充電支持

• 多種充電模式：支持充電下游端口（CDP）、專用充電端口（DCP）模式，DCP模式符合中國電信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 1591 - 2009。還支持分壓器充電（ACP3、ACP2、ACP1模式）和Galaxy兼容充電。
• 自動切換：未連接上游端口且啟用AUTOMODE時，端口會根據(jù)所連接的便攜式器件自動從ACP模式轉(zhuǎn)換到DCP模式。

2.3 電源管理

• 靈活控制：支持每端口或集中電源開關(guān)以及過流保護(hù)。可通過寄存器配置電源開關(guān)模式和極性。
• 過流保護(hù)：當(dāng)檢測到過流事件時，可關(guān)閉受影響的下行端口電源或所有下行端口電源。

2.4 配置方式

• OTP配置：允許通過一次性可編程非易失性內(nèi)存（OTP）進(jìn)行器件配置，可配置供應(yīng)商ID、產(chǎn)品ID等多種特性。
• I2C/SMBus接口：支持通過I2C EEPROM或SMBus主機(jī)進(jìn)行配置，可覆蓋部分寄存器的默認(rèn)值。

三、應(yīng)用場景

3.1 分立式USB集線器產(chǎn)品

TUSB8042A可作為自供電的獨立USB集線器產(chǎn)品，通過外部5V DC電源適配器供電。將其上游端口插入USB主機(jī)控制器，下游端口可連接USB硬盤、攝像頭、閃存驅(qū)動器等設(shè)備，為筆記本電腦等設(shè)備擴(kuò)展USB端口數(shù)量。

3.2 其他應(yīng)用

適用于任何需要額外USB兼容端口的應(yīng)用，如擴(kuò)展塢、監(jiān)控器、機(jī)頂盒等。

四、設(shè)計要點

4.1 電源設(shè)計

• 電源軌隔離：將$V{DD}$和$V{DD33}$實現(xiàn)為單個電源平面，通過鐵氧體磁珠將電源軌與其他電源軌隔離，降低噪聲。
• 電壓調(diào)整：考慮鐵氧體磁珠的DC電阻對器件電壓的影響，可調(diào)整核心電壓穩(wěn)壓器的輸出或選擇低DC電阻的鐵氧體磁珠。
• 電容配置：所有電源軌需要10μF或1μF電容器實現(xiàn)穩(wěn)定性和抗噪性，將較小的去耦電容器靠近TUSB8042A電源引腳放置。

4.2 布局設(shè)計

4.2.1 放置

• 電阻和電容：將連接到USB_R1引腳的9.53K ±1%電阻器、VDD和VDD33電源引腳上的0.1μF電容器靠近TUSB8042A放置。
• 保護(hù)器件：將ESD和EMI保護(hù)器件靠近USB連接器放置。
• 晶體：若使用晶體，將其靠近TUSB8042A XI和RBOOT引腳放置。
• 穩(wěn)壓器：將穩(wěn)壓器遠(yuǎn)離TUSB8042A、晶體和差分對放置。

4.2.2 封裝規(guī)格

• 引腳間距：TUSB8042A封裝的引腳間距為0.5mm。
• 散熱焊盤：封裝具有6.0mm× 6.0mm散熱焊盤，必須通過一組過孔連接到接地平面。

4.2.3 差分對

• 阻抗控制：設(shè)計時采用90Ω ±10%的差分阻抗。
• 減少串?dāng)_：使高速信號彼此遠(yuǎn)離，每對應(yīng)至少間隔信號布線寬度的5倍，通過接地分離減少串?dāng)_。
• 布線要求：將差分對布線到靠近實心接地平面的同一層，避免在平面分割上方布線，減少過孔使用，匹配差分對布線的蝕刻長度等。

五、寄存器映射

TUSB8042A具有豐富的寄存器，用于配置器件的各種特性，如配置寄存器、ROM簽名寄存器、供應(yīng)商ID寄存器、產(chǎn)品ID寄存器等。這些寄存器可通過字節(jié)邊界訪問，在不同模式下可進(jìn)行不同的配置和操作。

六、總結(jié)

TUSB8042A作為一款功能強(qiáng)大的四端口USB 3.2 x1 Gen1集線器，在端口特性、電池充電支持、電源管理和配置方式等方面具有諸多亮點，適用于多種應(yīng)用場景。在設(shè)計過程中，需要注意電源設(shè)計和布局設(shè)計等要點，以確保器件的性能和穩(wěn)定性。電子工程師在使用TUSB8042A時，應(yīng)充分了解其特性和寄存器映射，根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行合理配置和設(shè)計。

你在實際應(yīng)用TUSB8042A時，是否遇到過一些獨特的問題或有一些特別的經(jīng)驗?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。