TUSB546A-DCI：USB Type-C DP交替模式線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器的卓越之選

在當(dāng)今的電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，高速數(shù)據(jù)傳輸和多模式支持變得越來越重要。TUSB546A-DCI作為一款VESA USB Type-C? DP交替模式線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器交叉點(diǎn)開關(guān)，為我們提供了強(qiáng)大的功能和出色的性能。今天，我們就來深入了解一下這款器件。

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一、特性亮點(diǎn)

（一）高速數(shù)據(jù)傳輸支持

TUSB546A-DCI支持高達(dá)5Gbps的USB 3.1數(shù)據(jù)傳輸速率以及高達(dá)8.1Gbps的DisplayPort 1.4數(shù)據(jù)傳輸速率。無論是USB 3.1的第1代高速數(shù)據(jù)傳輸，還是DisplayPort 1.4的HBR3模式，都能輕松應(yīng)對(duì)，滿足了現(xiàn)代設(shè)備對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

（二）多配置支持

它支持基于USB Type-C標(biāo)準(zhǔn)1.1版本的配置C、D、E和F，并且是支持這些配置的VESA DisplayPort交替模式DFP轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)交叉點(diǎn)開關(guān)。這使得它在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中都能靈活適配，為設(shè)計(jì)帶來了更多的可能性。

（三）低功耗與高性能

采用超低功耗架構(gòu)，在保證性能的同時(shí)，有效降低了功耗。同時(shí)，具有高達(dá)14dB均衡功能的線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器，能夠提供多個(gè)接收線性均衡級(jí)別，用于補(bǔ)償由于線纜或電路板走線損耗產(chǎn)生的碼間串?dāng)_（ISI），確保信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

（四）多種控制與認(rèn)證支持

透明呈現(xiàn)DisplayPort鏈路訓(xùn)練，自動(dòng)LFPS去加重控制滿足USB 3.1認(rèn)證要求。并且可通過GPIO或I2C進(jìn)行配置，方便工程師根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活設(shè)置。此外，還支持基于USB Type-C的Intel專有DCI功能，可實(shí)現(xiàn)不開箱調(diào)試，以及熱插拔功能，提高了設(shè)備的使用便利性。

（五）寬溫度范圍

提供商業(yè)級(jí)溫度范圍（0oC至70oC）和工業(yè)級(jí)溫度范圍（-40oC至85oC）的選擇，適用于不同的工作環(huán)境。采用4mm x 6mm、0.4mm間距WQFN封裝，節(jié)省了電路板空間。

二、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛

TUSB546A-DCI適用于多種設(shè)備，如平板電腦、筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)以及擴(kuò)展塢等。在這些設(shè)備中，它能夠簡(jiǎn)化電路原理圖，為數(shù)據(jù)傳輸和顯示功能提供可靠的支持。例如，在筆記本電腦連接外部顯示器時(shí)，TUSB546A-DCI可以確保DisplayPort信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，實(shí)現(xiàn)高清顯示。

三、詳細(xì)規(guī)格解析

（一）絕對(duì)最大額定值與ESD評(píng)級(jí)

在絕對(duì)最大額定值方面，電源電壓范圍為 -0.3V至4V，最大結(jié)溫為125oC，存儲(chǔ)溫度范圍為 -65oC至150oC。ESD評(píng)級(jí)方面，人體模型（HBM）為 +5000V，帶電設(shè)備模型（CDM）為 ±1500V，這表明該器件具有較好的靜電防護(hù)能力。

（二）推薦工作條件

推薦的主電源電壓Vcc為3V至3.6V，典型值為3.3V，并且對(duì)電源斜坡有100ms的要求。不同溫度范圍的器件有相應(yīng)的工作溫度要求，如TUSB546A-DCI為0oC至70oC，TUSB546I-DCI為 -40oC至85oC。

（三）電源特性與電氣特性

在電源特性方面，不同工作模式下的平均功率有所不同。例如，USB Only模式下平均功率為335mW，USB + 2Lane DP模式下為634mW，4 Lane DP Only模式下為660mW等。在電氣特性方面，包括DC和AC電氣特性，如USB Gen 1差分接收器的輸入差分峰值峰值電壓擺幅線性動(dòng)態(tài)范圍為2000mVpp，DisplayPort接收器的輸入差分動(dòng)態(tài)電壓范圍為2000V等。

（四）時(shí)序要求與開關(guān)特性

在時(shí)序要求方面，如USB Gen1從UO到電氣空閑的延遲為10ns，U1退出時(shí)間為6ns等。開關(guān)特性方面，AUXp或AUXn與SBU1或SBU2的開關(guān)傳播延遲為400ps等。

四、功能詳細(xì)描述

（一）總體概述

TUSB546A-DCI采用第5代USB重驅(qū)動(dòng)器技術(shù)，為VESA DisplayPort Alt Mode on USB Type-C的DFP配置C、D、E和F提供支持。它通過提供多個(gè)接收均衡級(jí)別，補(bǔ)償U(kuò)SB 3.1 Gen1或DisplayPort 1.4信號(hào)在PCB或電纜中傳輸時(shí)的損耗。

（二）功能模塊

從功能模塊圖可以看出，它具有多個(gè)輸入輸出端口，用于連接USB 3.1和DisplayPort設(shè)備。每個(gè)端口都有相應(yīng)的功能，如DP[3:0]p或DP[3:0]n為DisplayPort接收器輸入，RX1p、RX1n等為USB 3.1或DisplayPort的輸入輸出端口。

（三）特性描述

1. USB 3.1支持

支持USB 3.1 Gen1數(shù)據(jù)速率高達(dá)5Gbps，以及所有USB定義的電源狀態(tài)（U0、U1、U2和U3）。通過監(jiān)測(cè)物理層條件來確定USB電源狀態(tài)，并且具有智能LFPS檢測(cè)器，能夠自動(dòng)感應(yīng)低頻信號(hào)并調(diào)整接收器均衡功能。

2. DisplayPort支持

支持多達(dá)4個(gè)DisplayPort通道，數(shù)據(jù)速率高達(dá)8.1Gbps（HBR3）。在DisplayPort模式下，通過監(jiān)測(cè)AUX流量來管理活動(dòng)通道數(shù)量，以節(jié)省功率。默認(rèn)情況下啟用DisplayPort AUX監(jiān)聽功能，但可以通過寄存器進(jìn)行禁用。

3. 4 - 級(jí)輸入

具有I2C_EN、EQ[1:0]、DPEQ[1:0]和SSEQ[1:0]等4 - 級(jí)輸入引腳，用于控制均衡增益和設(shè)置不同的工作模式。這些引腳利用電阻分壓器來設(shè)置4個(gè)有效電平，提供了更廣泛的控制設(shè)置。

4. 接收器線性均衡

接收器均衡的目的是補(bǔ)償通道插入損耗和碼間干擾。通過兩個(gè)4 - 級(jí)輸入引腳，可以實(shí)現(xiàn)多達(dá)16種可能的均衡設(shè)置，并且可以通過I2C寄存器進(jìn)行靈活調(diào)整。

（四）設(shè)備功能模式

1. GPIO模式配置

當(dāng)I2C_EN = "0"時(shí)，TUSB546A-DCI處于GPIO配置模式，支持USB 3.1僅、2個(gè)DisplayPort通道 + USB 3.1或4個(gè)DisplayPort通道（無USB 3.1）三種配置。通過CTL1和CTL0引腳的組合來選擇不同的配置，并且AUXp或AUXn到SBU1或SBU2的映射也有相應(yīng)的控制規(guī)則。

2. I2C模式配置

當(dāng)I2C_EN不等于“0”時(shí)，處于I2C模式，同樣支持上述三種配置。通過I2C寄存器來控制設(shè)備的配置和功能，如CTLSEL1、CTLSELO和FLIPSEL等寄存器。

3. DisplayPort模式

可以通過GPIO控制或I2C寄存器控制來啟用DisplayPort功能，支持多達(dá)4個(gè)DisplayPort通道，數(shù)據(jù)速率高達(dá)8.1Gbps。

4. 線性EQ配置

每個(gè)接收器通道都有獨(dú)立的接收器均衡控制，可以通過I2C寄存器或GPIO進(jìn)行設(shè)置。不同的EQ設(shè)置組合對(duì)應(yīng)不同的增益值，以適應(yīng)不同的通道插入損耗。

5. USB3.1模式

當(dāng)USB 3.1啟用時(shí)，TUSB546A-DCI可以處于Disconnect、U2/U3、U1和U0四種主要工作模式。根據(jù)不同的物理層條件，設(shè)備會(huì)在這些模式之間進(jìn)行切換。例如，當(dāng)檢測(cè)到遠(yuǎn)端接收器終端時(shí)，從Disconnect模式進(jìn)入U(xiǎn)0模式；當(dāng)檢測(cè)到電氣空閑時(shí)，從U0模式進(jìn)入U(xiǎn)1模式。

（五）編程與寄存器映射

1. 編程

可以使用I2C對(duì)TUSB546A-DCI進(jìn)行編程控制，通過SCL和SDA引腳進(jìn)行I2C時(shí)鐘和數(shù)據(jù)傳輸。不同的DPEQO/A1和SSEQD/A0引腳電平對(duì)應(yīng)不同的I2C目標(biāo)地址。

2. 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(gè)寄存器都有不同的位域，用于控制不同的功能。例如，通用寄存器中的EQ_OVERRIDE位可以設(shè)置是否使用寄存器中的EQ設(shè)置，而不是從引腳采樣的值。

五、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

（一）應(yīng)用信息

TUSB546A-DCI作為線性重驅(qū)動(dòng)器，可以補(bǔ)償信號(hào)在PCB走線和電纜中的衰減，通過16種不同的均衡選擇，優(yōu)化對(duì)7個(gè)輸入的碼間干擾（ISI）的校正。將其放置在USB3.1主機(jī)/DisplayPort 1.4 GPU和USB3.1 Type-C插座之間，可以提高系統(tǒng)的健壯性。

（二）典型應(yīng)用

以一個(gè)主機(jī)應(yīng)用為例，使用TUSB546A-DCI時(shí)，需要考慮一些設(shè)計(jì)要求，如PCB走線長(zhǎng)度、AC - 耦合電容、VCC電源等。在詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中，可以通過Type - C PD控制器通過I2C接口對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置。在I2C模式下，每個(gè)接收器的均衡設(shè)置可以通過I2C寄存器獨(dú)立控制。

（三）系統(tǒng)示例

1. USB 3.1 Only模式

當(dāng)CTL1引腳為低電平，CTL0引腳為高電平時(shí)，TUSB546A-DCI處于USB 3.1 Only模式。

2. USB 3.1和2 Lanes of DisplayPort模式

當(dāng)CTL1引腳為高電平，CTL0引腳為高電平時(shí)，設(shè)備工作在該模式。

3. DisplayPort Only模式

當(dāng)CTL1引腳為高電平，CTL0引腳為低電平時(shí)，TUSB546A-DCI處于4 Lanes of DisplayPort Only模式。

六、電源與布局建議

（一）電源建議

TUSB546A-DCI設(shè)計(jì)用于3.3V電源供電，應(yīng)避免使用高于絕對(duì)最大額定值的電壓。如果使用更高電壓的系統(tǒng)電源，可以使用電壓調(diào)節(jié)器將電壓降至3.3V。同時(shí)，應(yīng)使用去耦電容來減少噪聲，提高電源完整性，每個(gè)電源引腳建議使用0.1μF的電容。

（二）布局建議

在布局方面，RXP/N和TXP/N對(duì)應(yīng)采用90 - Ω差分阻抗（±15%）進(jìn)行布線，避免與其他高速信號(hào)靠近。差分對(duì)的布線應(yīng)盡量減少?gòu)澢?，彎曲角度?yīng)≥135度，并且應(yīng)盡量減少過孔數(shù)量。同時(shí)，應(yīng)避免在平面分割上布線，以確保信號(hào)的穩(wěn)定性。

七、總結(jié)

TUSB546A-DCI以其高速數(shù)據(jù)傳輸支持、多模式配置、低功耗架構(gòu)和靈活的控制方式，為電子工程師在設(shè)計(jì)USB Type-C和DisplayPort設(shè)備時(shí)提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，合理配置其功能和參數(shù)，并遵循電源和布局建議，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。希望通過本文的介紹，能讓大家對(duì)TUSB546A-DCI有更深入的了解，在設(shè)計(jì)中更好地應(yīng)用這款器件。大家在使用過程中遇到過哪些問題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。