TUSB544：USB Type-C 多協(xié)議線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動器的卓越之選

在當今數(shù)字化飛速發(fā)展的時代，高速數(shù)據(jù)傳輸和多協(xié)議兼容性成為電子設備設計中至關(guān)重要的因素。TUSB544 作為一款 USB Type-C 交替模式轉(zhuǎn)接驅(qū)動器開關(guān)，以其出色的性能和豐富的功能，為電子工程師們提供了強大的解決方案。本文將深入剖析 TUSB544 的特性、應用、詳細參數(shù)以及設計要點，幫助大家更好地了解和應用這款器件。

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一、TUSB544 特性與應用概述

特性亮點

TUSB544 支持高達 8.1 Gbps 的協(xié)議無關(guān)正反兩用式 4 通道線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動器，這一特性使其能夠適應多種高速數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。它集成了 USB 3.1 和 DisplayPort 多路復用器，適用于 Type-C 應用的處理器，為設備的多功能集成提供了便利。同時，該器件還具備信號調(diào)節(jié)內(nèi)部 Type-C 線纜的功能，能夠有效補償因線纜或電路板線跡損耗產(chǎn)生的碼間串擾（ISI）。此外，TUSB544 支持熱插拔，可通過 GPIO 或 I2C 進行配置，由 3.3V 單電源供電運行，支持商業(yè)級溫度范圍（0oC 至 70oC）和工業(yè)級溫度范圍（–40oC 至 85oC），具有廣泛的適用性。

應用場景

TUSB544 的應用場景十分廣泛，涵蓋了平板電腦、筆記本電腦、臺式機、擴展塢等多種設備。在這些設備中，它能夠支持帶有 USB 3.1 第 1 代和 DisplayPort 1.4 作為交替模式的 USB Type-C 接口，為用戶提供高速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸和高清視頻顯示體驗。

二、TUSB544 詳細參數(shù)解析

電氣特性

TUSB544 的電氣特性表現(xiàn)出色，在絕對最大額定值方面，其電源電壓范圍為 -0.3V 至 4V，電壓范圍在任何輸入或輸出引腳的差分電壓為 -2.5V 至 2.5V，最大結(jié)溫為 125℃，存儲溫度范圍為 -65℃ 至 150℃。在推薦工作條件下，主電源 Vcc 為 3V 至 3.6V，典型值為 3.3V，I2C 電源 V12c 為 1.70V 至 3.6V。

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，在 USB 僅工作模式下，平均活動功率為 297mW；在 USB + 2 通道自定義交替模式下，平均活動功率為 578mW。在 DC 電氣特性和 AC 電氣特性方面，TUSB544 也有明確的參數(shù)指標，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態(tài)范圍為 2000mVpp，USB Gen 1 差分發(fā)射器的動態(tài)差分電壓擺幅范圍為 1600mVpp 等。

時序要求

TUSB544 的時序要求對于確保其正常工作至關(guān)重要。在 USB Gen2 模式下，從 U0 到電氣空閑的延遲 tIDLEEntry 為 10ns，U1 退出時間 tIDELExit_U1 為 6ns，U2/U3 退出時間 tIDLEExit_U2U3 為 10hs 等。這些時序參數(shù)的嚴格控制，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和穩(wěn)定性。

開關(guān)特性

在開關(guān)特性方面，AUXP/N 和 SBU1/2 的開關(guān)傳播延遲為 400ps，開關(guān)時間 CTL1 到開關(guān) OFF 為 500ns，開關(guān)時間 CTL1 到開關(guān) ON 為 500ns。USB3.1 和 DisplayPort 模式轉(zhuǎn)換時，從 USB 3.1 僅模式到 4 - 通道 DisplayPort 模式或反之的最小重疊時間 tGP_USB_4DP 為 4hs。這些開關(guān)特性確保了不同模式之間的快速切換和穩(wěn)定運行。

三、TUSB544 功能模塊與工作模式

功能模塊

TUSB544 主要包括 USB 3.1、DisplayPort、4 - 級輸入、接收器線性均衡等功能模塊。在 USB 3.1 模塊中，它支持高達 5Gbps 的數(shù)據(jù)速率，能夠監(jiān)測 USB 實際物理層條件來確定電源狀態(tài)，并具備智能低頻周期性信號（LFPS）檢測器，可自動調(diào)整接收器均衡功能。在 DisplayPort 模塊中，它支持高達 4 個 DisplayPort 通道，數(shù)據(jù)速率可達 8.1Gbps（HBR3），能夠根據(jù) AUX 事務內(nèi)容管理活動通道數(shù)量，以降低功耗。

工作模式

TUSB544 具有多種工作模式，包括 GPIO 模式、I2C 模式、DisplayPort 模式和自定義交替模式。在 GPIO 模式下，可通過 DIR[1:0]、CTL1、CTL0 等引腳設置不同的配置，如 USB3.1 僅模式、2 通道 DisplayPort + USB3.1 模式等。在 I2C 模式下，通過相應的寄存器控制實現(xiàn)不同的配置。在 DisplayPort 模式和自定義交替模式下，可根據(jù)具體需求進行通道數(shù)量和功能的設置。

四、TUSB544 編程與寄存器映射

編程方式

TUSB544 可通過 I2C 進行編程，使用 SCL 和 SDA 端子分別作為 I2C 時鐘和 I2C 數(shù)據(jù)。I2C 從地址可根據(jù) UEQ1/A1 和 UEQ0/A0 引腳的電平進行設置，共有 16 種不同的地址組合。在進行 I2C 寄存器讀寫操作時，需要遵循特定的操作流程，如寫操作時，主設備先發(fā)起起始條件，發(fā)送 TUSB544 的 7 位地址和寫標志位，然后依次發(fā)送子地址和數(shù)據(jù)，最后發(fā)送停止條件。

寄存器映射

TUSB544 具有多個寄存器，如 GENERAL_4、DISPLAYPORT_1、USB3.1_1 等。每個寄存器都有特定的功能和位定義，通過對這些寄存器的配置，可以實現(xiàn)對 TUSB544 各種功能的控制。例如，GENERAL_4 寄存器中的 SWAP_SEL 位可用于設置全局通道方向交換，EQ_OVERIDE 位可用于選擇使用寄存器中的 EQ 設置還是引腳采樣值。

五、TUSB544 應用與設計要點

典型應用

TUSB544 的典型應用是在主機應用中，將其放置在 USB3.1 主機/DisplayPort 1.4 GPU 和 USB3.1 Type - C 插座之間，可有效解決信號完整性問題。在設計時，需要考慮 PCB 走線長度、AC 耦合電容、VCC 電源等參數(shù)。例如，A 到 B 和 C 到 D 的 PCB 走線長度為 12 英寸，E 到 F 和 G 到 H 的 PCB 走線長度為 2 英寸，AC 耦合電容選擇 100nF，VCC 電源為 3.3V。

設計要點

在布局方面，RXP/N 和 TXP/N 對應采用受控 90 - 歐姆差分阻抗（±15%）進行布線，避免與其他高速信號靠近，線對內(nèi)布線偏差應控制在 2 密耳以內(nèi)，長度匹配應在不匹配位置附近進行。同時，差分對之間應至少間隔 3 倍信號走線寬度，盡量減少差分走線中的彎曲，彎曲角度應≥135 度，且左右彎曲數(shù)量應盡量相等。此外，應將所有差分對布線在同一層，減少過孔數(shù)量，避免差分對跨越任何平面分割。

在電源供應方面，TUSB544 設計為使用 3.3V 電源供電，若使用更高電壓的系統(tǒng)電源，需使用電壓調(diào)節(jié)器將電壓降至 3.3V，并使用去耦電容減少噪聲，提高電源完整性，每個電源引腳應使用 0.1μF 的電容。

六、總結(jié)

TUSB544 作為一款高性能的 USB Type - C 多協(xié)議線性轉(zhuǎn)接驅(qū)動器，憑借其高速數(shù)據(jù)傳輸能力、多協(xié)議兼容性、豐富的功能模塊和靈活的配置方式，為電子工程師在設計高速數(shù)據(jù)傳輸設備時提供了可靠的解決方案。在實際應用中，工程師們需要根據(jù)具體的設計需求，合理選擇工作模式、配置寄存器，并嚴格遵循布局和電源設計要點，以充分發(fā)揮 TUSB544 的性能優(yōu)勢，實現(xiàn)設備的高效穩(wěn)定運行。

大家在使用 TUSB544 過程中，是否遇到過一些獨特的問題或有一些特別的應用案例呢？歡迎在評論區(qū)分享交流，讓我們共同提升設計水平。