常用接口電路之USB

2021-02-13 夏小聚

一、 USB的發展史

 

USB3.0在供電方面，雖然信號電壓依然為4.45V~5.25V，不過供電電流卻提升到了900mA

 

二、 USB線路框圖及信號

1、 USB2.0線路框圖

2、 USB3.0線路框圖

      USB3.0兼容USB2.0，如上圖有D+/D-走線

3、 USB信號描述

VBUS: USB電源

D+/D-: USB2.0差分信號

SSRX+/-: 超速接收差分信號（USB3.0的RX）

SSTX+/-: 超速發送差分信號（USB3.0的TX）

走線阻抗：

D+/-差分阻抗：90Ω±15%，一般取90Ω±10%

SSRX+/-&SSTX+/-差分阻抗：72Ω(min) 120Ω(max)，般取100Ω±10%

Note:具體走線阻抗請查看相應的手冊SPEC

三、 USB速率及速率檢測

USB1.1支持全速12Mb/s和低速1.5Mb/s

USB2.0兼容USB1.1，增加高速480Mbps

USB3.0兼容USB2.0，增加高速5Gbps

四、 USB接口電路

1、 USB2.0接口及防護電路

 

 

ESD保護電路主要用於為D+,D-和VBUS引腳提供保護。

3、 USB Repeater電路

USB接口一般放置在前面板，在數據中心項目中，由於設備尺寸大，USB走線會非常長，USB3.0的最高速率可達到5Gbps以上，故信號完整性往往無法符合要求，則需要增加一個Repeater電路，增加信號驅動，提高信號完整性。

 

USB2.0 Repeater

 

USB3.0 Repeater

 4、 USB電源電路

由於USB具有熱插拔特點，在Device出現異常瞬間，電流開關會流過數安培的電流，從而對電路造成損壞。因此USB限流開關不僅需要有電源切換功能，還需要有限流功能，即過流保護功能。USB2.0規定Device的最大電流為500mA，USB3.0規定Device的最大電流為900mA

 

1）、採用電源保護IC電路

       TPS2553 1.3A時限流誤差精度為±6%， 配電開關用於USB 埠等有可能遇到高電容負         載和短路的應用。當輸出負載超過電流限制閥值時，TPS253 通過運行在恆定電流模式         下來將輸出電流限制在安全的水平上。 這就在所有條件下提供了一個可預計的故障         電流。 當輸出被短接時，快速過載響應時間減輕了主電源提供穩壓電源的負擔。 為         了大大減少打開和關閉期間的電湧，電源開關的上升和下降次數受到控制。

       根據TPS2553DRVR晶片的ILIM管腳下拉電阻阻值設置限流大小，具體請參考SPEC。

2）、採用PTC電路

 PTC具有

 

        In= IR max / (Frf * Tdf)=0.5/0.75*0.75=0.888

        所以建議使用     1.1A產品 

五、 USB測試內容

 

 

 

 

 

 

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