Nguyên lý USB HUB dùng USB2514

Thiết kế bo mạch USB Hub 4 cổng sử dụng IC USB2514 / USB2514B (Microchip) là giải pháp phần cứng chuẩn công nghiệp, nhỏ gọn và chi phí tối ưu để mở rộng kết nối USB 2.0 tốc độ cao (Hi-Speed 480 Mbps) cho máy tính nhúng, bo mạch chủ (SBC), hệ thống tự động hóa và thiết bị đo lường.

• Khối điều khiển trung tâm & Hiệu năng (USB2514 Hub Controller):

  • Hỗ trợ 1 cổng Upstream và mở rộng 4 cổng Downstream chuẩn USB 2.0 (480 Mbps), tương thích ngược hoàn toàn với chuẩn USB 1.1 / 1.0.

  • Tích hợp kiến trúc MultiTRAK™ (bộ chuyển đổi Transaction Translator - TT chuyên dụng cho từng cổng), giúp duy trì băng thông tối đa khi cắm đồng thời nhiều thiết bị có tốc độ khác nhau (Full-Speed/Low-Speed) mà không bị nghẽn cổ chai.

  • Tính năng độc quyền PortSwap (cho phép đảo chân D+/D- trên phần mềm để tối ưu đường đi dây PCB) và PHYBoost (tùy chỉnh khuếch đại biên độ tín hiệu để bù suy hao khi đường mạch dài).

• Khối quản lý nguồn & Bảo vệ quá dòng (Power Management):

  • Tích hợp sẵn bộ điều áp LDO nội bộ (chuyển đổi 3.3V sang 1.2V cấp cho lõi Core), giảm đáng kể số lượng linh kiện phụ trợ (BOM).

  • Hỗ trợ hai chế độ cấp nguồn linh hoạt: Bus-Powered hoặc Self-Powered, kết hợp các chân điều khiển nguồn cổng (PRTPWR) và chân cảm biến quá dòng (OCS) cho từng cổng độc lập (Individual) hoặc gộp nhóm (Ganged).

• Mạch dao động & Cấu hình thiết bị (Clock & Configuration):

  • Hoạt động ổn định với nguồn clock thạch anh chuẩn 24 MHz kết hợp cặp tụ gốm tải 15pF – 22pF.

  • Cho phép cấu hình phần cứng cực nhanh qua mạch phân áp điện trở (Pin Strapping) mà không cần lập trình, hoặc tùy biến thông tin nhà sản xuất (VID/PID, số cổng khả dụng) thông qua chip nhớ I2C EEPROM ngoài hoặc bus SMBus.

• Quy chuẩn Layout PCB & Chống nhiễu (Signal Integrity & ESD):

  • Định tuyến các cặp tín hiệu vi sai $D+/D-$ chuẩn trở kháng $90\Omega$ (độ dài cân bằng, hạn chế tối đa via).

  • Bố trí mảng diode ESD/TVS Protection bảo vệ các đường tín hiệu ngay sát đầu cắm USB, cùng lớp tiếp địa (GND Plane) vững chắc kết nối với đế tản nhiệt (Exposed Thermal Pad) của đóng gói chip QFN-36.

2. Thiết kế mode bus power