Tlhahiso e Tsoetseng Pele ea PCB ea USB Hub le Kopano ea Turnkey
Setšoantšo sa 1. PCB ea Hub ea USB
Sebaka se seng le se seng sa USB — ho tloha ho dongle ea maeto ea $10 ho ea ho yuniti ea rack ea liindasteri tse 16 ea $500 — e sebetsa holim'a PCB e le 'ngoe e kopanyang IC ea taolo ea hub, switch ea motlakase ka port, ts'ireletso ea ESD, le routing e laoloang ke impedance. Sebaka sa hub IC seo u se khethang, stackup eo u e hlalosang, le moralo oa matla oo u o ralang li etsa qeto ea hore na sehlahisoa se feta setifikeiti sa USB-IF sampole ea pele kapa se hloleha tlhahisong. Tataiso ena e u fa linomoro tse itseng tsa likarolo, melao ea stackup, mefuta ea litšenyehelo, le lithibelo tsa sebopeho ho e etsa hantle.
Tafole ea likateng
- Khetho ea IC ea Motsamaisi oa Hub: Palo e 'Ngoe le e 'Ngoe ea Karolo e Kholo e Bapisoang
- Meralo ea Matla: Kenyelletso ea PD e tsamaisoang ke bese khahlanong le e iketsang khahlanong le USB-C
- PCB Stackup, Taolo ea Impedance le Tsela ea Lipara tse Fapaneng
- Tšireletso ea ESD, Ho Latela Melao ea EMC le Khetho ea Sehokelo
- Litlhophiso tsa Sehlahisoa: Likou tse 4 ho isa ho tse 16, tsa Bareki ho isa ho tsa Indasteri
- Tlhahiso le Kopano ea PCB ea Hub ea USB
1. Kgetho ya IC ya Molaodi wa Hub: Palo e nngwe le e nngwe ya Karolo e Kgolo e Bapiswang
Hub IC e hlalosa lebelo la USB, palo ea kou, bokhoni ba ho tjhaja, le 60% ea litšenyehelo tsohle tsa BOM. Ho khetha IC e fosahetseng ho u notlela tlhalosong ea sehlahisoa e ke keng ea fetoloa ntle le ho potoloha ha boto.
| Setsi sa Hub IC | Lebelo la USB | Likepe | sephutheloana | Phetoho ka Kou | BC1.2 | Molemo ka ho fetisisa bakeng sa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Genesys GL850G | 2.0 (480 Mbps) | 4 | SSOP-28 | Ka ntle | Che | Setsi sa bareki se theko e tlaase, setsi sa keyboard |
| Genesys GL852G | 2.0 | 4 | QFN-32 | Ka ntle | Che | Setsi se senyenyane, seteishene sa ho tjhaja |
| Chip ea Micro USB2422 | 2.0 | 2 | QFN-36 | ka hare | Che | Setsi sa laptop se kentsoeng, heke |
| Chip ea Micro USB2517 | 2.0 | 7 | QFN-64 | Ka ntle | Ho ikhethela | Setsi sa desktop sa likou tse 7, KVM |
| Chip ea Micro USB5744 | 3.1 Gen 1 (5 Gbps) | 4 | QFN-64 | ka hare | E | Setsi sa USB 3.0 se nang le ho tjhaja |
| VIA VL817 | Mofuta oa 3.1 | 4 | QFN-76 | Ka ntle | Che | Kou ea USB 3.0, setsi sa ho shebella |
| VIA VL822 | Mofuta oa 3.2 | 4 | QFN-100 | Ka ntle | Che | Seteishene sa ho koalla sa USB-C |
| TI TUSB8044 | Mofuta oa 3.1 | 4 | BGA-144 | Ka ntle | Ho ikhethela | Setsi sa indasteri / sa litsebi |
| TI TUSB8044-Q1 | Mofuta oa 3.1 | 4 | BGA-144 | Ka ntle | Ho ikhethela | Setsi sa likoloi sa AEC-Q100 |
| Genesys GL3523 | Mofuta oa 3.1 | 4 | QFN-88 | Ka ntle | E | Setsi sa USB-C se nang le PD pass-through |
Bakeng sa palo ea likou tse kaholimo ho 7, li-IC tse peli tsa li-hub tsa cascade - e 'ngoe e fepa ka motsotsoana. Ena ke tsela eo li-hub tsohle tsa USB tse nang le likou tse 10, likou tse 12, le likou tse 16 li hahoang ka eona. Li-VL817 tse peli ka har'a cascade li hlahisa hub ea USB 3.0 ea likou tse 8; li-USB2517 tse peli li cascade ka har'a hub ea USB 2.0 ea likou tse 14.
Bakeng sa dihlahiswa tse nang le dikou tse theohelang tsa USB-C tse tshehetsang DisplayPort Alt Mode, kopanya hub IC le taolo ya USB-C (TI TUSB544 retimer, VIA VL103) e sebetsanang le negotiation ya CC pin le alt-mode lane switching. Ditharollo tsa hub ya single-chip + CC di a hlaha empa di ntse di lekanyeditswe palong ya dikou le ho tenyetseha.
Li-IC tsa BGA hub tse kang TUSB8044 li hloka kopano ea BGA PCB ka tlhahlobo ea X-ray - netefatsa bokhoni bona pele u khetha BGA-packaged hub IC.
2. Meralo ea Matla: Kenyelletso ea PD e tsamaisoang ke bese khahlanong le e iketsang khahlanong le USB-C
Moralo oa motlakase ke mohloli oa pele oa ho khutlisa lihlahisoa tsa USB hub. Hub e tsamaisoang ke bese e tšepisang likou tse 4 empa e sa khone ho matlafatsa hard drive ea kantle e fumana tlhahlobo ea naleli e le 'ngoe. Fumana tekanyetso ea motlakase hantle pele u e beha.
E tsamaisoa ke bese. Motlakase oohle o tsoang ho moamoheli ea holimo: 500 mA max (USB 2.0) kapa 900 mA max (USB 3.x). Kamora tšebeliso ea hub IC (~120 mA), kou ka 'ngoe ea hub ea likou tse 4 e fumana hoo e ka bang 100–200 mA. E lekane bakeng sa litoeba, li-keyboard, li-flash drive. Ha ea lekana bakeng sa li-HDD tse nkehang habobebe, li-webcam tse nang le li-LED, kapa ho tjhaja leha e le efe.
E iketsang. Adaptara ya kantle (5 V / 2.5–5 A barrel jack, kapa 12 V e nang le buck converter e ka hare ho sekepe). Kou ka 'ngoe e fana ka hona joale e felletseng ea litlhaloso: 500 mA (USB 2.0), 900 mA (USB 3.x), kapa 1.5–2.4 A e nang le tlhahlobo ea BC1.2 / Apple DCP / Qualcomm QC. Ho hlokahala switch ea motlakase ka kou ka 'ngoe: TI TPS2042 (e habeli, 500 mA), TI TPS2052B (e habeli, 800 mA), Diodes Inc AP2176 (e le 'ngoe, e ka fetoloang).
Kenyelletso ea USB-C PD. Tekanyetso e ntseng e eketseha bakeng sa lihlahisoa tsa boleng bo holimo. Taolo ea USB-C PD (TI TPS65987, Cypress CYPD3177) e buisana ka 9 V, 15 V, kapa 20 V ho tloha tjhajeng, ebe sesebelisoa sa ho fetola motlakase se theohela ho 5 V bakeng sa VBUS e ka tlase. Sena se nolofalletsa ts'ebetso ea hub le PD ho tjhaja laptop - sehlahisoa se fetoha seteishene sa ho emisa sa cable e le 'ngoe.
Boholo ba koporo bakeng sa VBUS: ka koporo ea 1 oz, lumella bophara ba 30 mil trace ka ampere (ho phahama ha 10 °C). Hub ea likou tse 7 ho 900 mA ka kou = 6.3 Kakaretso - e hloka trace ea 190 mil (4.8 mm) kapa, ha e le hantle, sefofane sa matla sa VBUS se inehetseng lera le ka hare. Bakeng sa li-hub tsa ho tjhaja likoung tsa 2.4 A × 7 (16.8 A), PCB e boima ea koporo e nang le likarolo tse ka hare tsa 2 oz ke tharollo e tloaelehileng.
3. PCB Stackup, Taolo ea Impedance le Differential Parating Routing
Lipara tse fapaneng tsa USB 2.0 (D+/D−) li hloka 90 Ω ±10%. Lipara tsa USB 3.x SuperSpeed (TX/RX) li hloka 90 Ω ±5%. Lipheo tsena tsa impedance, hammoho le palo ea likou, li fumana palo e tlase ea lera:
| Mofuta sehlahisoa | Layers | stackup | Mokhoa oa ho Impedance |
|---|---|---|---|
| USB 2.0, e nang le likou tse 4, e tsamaisoang ke bese | 2 | Sig / GND | Microstrip ho FR-4 |
| USB 2.0, koung ea 4–7, e iketsang motlakase | 4 | Sig / GND / PWR / Sig | Microstrip, sefofane se inehetseng sa PWR |
| USB 3.0, likou tse 4 | 4-6 | Sig / GND / Sig / PWR / GND / Sig | Moqolo o otlolohileng hodima dikarolo tse ka hare |
| Kou ea USB-C (setsi + video + PD) | 6-8 | HDI e nang le li-vias tse foufetseng/tse patiloeng | Stripline + HDI fanout |
| Setsi sa indasteri sa likou tse 16 | 6-8 | Mealo e boima ea koporo e ka hare | Lifofane tsa Microstrip + VBUS tse pharaletseng |
Ho bapisa bolelele: ≤5 mil intra-para bakeng sa USB 3.x, ≤50 mil bakeng sa USB 2.0. Boloka lipara tsa SuperSpeed likarolong tse ka hare pakeng tsa lifofane tse peli tsa fatše (stripline) bakeng sa tšireletso. Tsamaisa lipara tsa USB 2.0 likarolong tse ka ntle — tse seng tsa bohlokoa haholo ho 480 Mbps. Le ka mohla u se ke ua tsamaisa lipara tsa USB holim'a karohano ea sefofane sa fatše — tšitiso ea hona joale ea ho khutla e baka ho hloleha ha EMI hang-hang.
Bakeng sa di-hub tsa USB tse nang le mekhahlelo e 4 — tlhophiso e phahameng ka ho fetisisa ya bophahamo — tlhahiso ya rona ya PCB e nang le mekhahlelo e 4 e sebedisa di-stackup tse tlwaelehileng tse ntlafaditsweng bakeng sa phapang ya 90 Ω hodima prepreg ya 4 mil. Bakeng sa diteishene tsa ho kenya USB-C tse hlokang mekhahlelo e 6–8 e nang le HDI fanout, bokgoni ba rona ba HDI PCB bo tshehetsa di-vias tse tjhekilweng ka laser tsa 0.1 mm.
Setšoantšo sa 2. Litharollo tse fapaneng tsa USB hub PCB tse sebetsang hantle tse nang le palo ea likou tse ka fetoloang ho tloha likoung tse 2 ho isa ho tse 16+ bakeng sa lits'ebetso tsa indasteri le tsa bareki.
4. Tšireletso ea ESD, Ho Latela Melao ea EMC le Khetho ea Sehokelo
Sehokelo se seng le se seng sa USB se shebaneng le kantle se hloka diode tsa ESD tse ka hare ho 1.5 mm ho tloha diphineng tsa sehokelo — ntle le mokhelo. Ketsahalo ya pele ya ESD ntle le tshireletso e senya hub IC.
USB 2.0 D+/D−: TVS array, capacitance ≤3 pF. TI TPD4S012, NXP IP4220CZ6, Nexperia PESD5V0U4BF.
USB 3.x TX/RX: Li-TVS tse nang le sekwahelo se tlase haholo, ≤0.3 pF. TI TPD4S214, Diodes Inc DT1452-02. Matla a phahameng a diode tsa ESD a theola di-diagram tsa mahlo tsa 5 Gbps ka tlase ho meeli ea ho latela USB-IF.
VBUS: TVS e nang le lintlha tse peli tsa 5.5 V (kapa ho feta bakeng sa PD). Bourns CDSOT23-SM712.
Bakeng sa ho latela melao ya EMC (mosebetsi wa FCC Class B, CE EN 55032): di-choke tsa mokgwa o tlwaelehileng para e nngwe le e nngwe ya USB di fokotsa mesi e tswang mahlaseling. Murata DLP21SN (USB 2.0), DLW32SH (USB 3.0). Beha ka mora di-diode tsa ESD, pele ho hub IC. Meralo e mengata ya hub ya USB 2.0 e hloleha ho sebetsa FCC ntle le di-CMC - di kenye ho tloha qalong ho ena le ho di lokisa kamora setifikeiti.
Mefuta ea lihokelo ka ts'ebeliso: USB Type-A ke tloaelo bakeng sa likou tse theohelang libakeng tsa bareki. USB Type-C e ntse e sebelisoa haholo bakeng sa holimo (ho amohela) 'me ka linako tse ling tlase (likoung tsa premium). USB Type-B ha e fumanehe hangata empa e sebelisoa lisebelisoa tse ling tsa indasteri. Micro-USB e holimo ke nalane - qoba meralo e mecha. Bakeng sa ts'epo ea mechini ea lihokelo lihlahisoa tse laoloang ke lipotoloho tse atisang ho plug/unplug, nahana ka li-tab tsa ho kenya ka lesoba ho fapana le lihokelo tse hloekileng tsa SMT. Sheba tataiso ea rona ea lihokelo tsa PCB bakeng sa lintlha tsa khetho.
5. Litlhophiso tsa Sehlahisoa: Likou tse 4 ho isa ho tse 16, tsa Bareki ho isa ho tsa Indasteri
| phetolo | Setsi sa Hub IC | PCB | BOM (vol ea 10K) | Sebaka sa Mabenkele | Mmaraka oa Target |
|---|---|---|---|---|---|
| Bese e tsamaisoang ke USB 2.0 ea likou tse 4 | GL850G | Meralo e 2, 50×30 mm | $ 1.50–2.50 | $ 8–15 | Moreki, maeto |
| USB 2.0 e iketsang ka bo eona e na le likou tse 4 | GL852G + TPS2042 | Meralo e 4, 55×35 mm | $ 2.50–4.00 | $ 15–25 | Desktop, setsi sa keyboard |
| USB 2.0 e iketsang ka bo eona e na le likou tse 7 | USB2517 + 4× TPS2042 | Meralo e 4, 80×50 mm | $ 4.50–6.50 | $ 20–40 | Sesebelisoa sa ho eketsa desktop, KVM |
| USB 3.0 ea likou tse 4 | VL817 | Meralo e 4, 60×40 mm | $ 4.50–8.00 | $ 25–50 | Desktop ea setsebi |
| USB 3.0 ea likou tse 4 + BC1.2 e tjhaja | USB5744 | Meralo e 4, 65×45 mm | $ 6.00–10.00 | $ 35–60 | Setsi sa ho tjhaja |
| USB-C 7-in-1 dock (hub+HDMI+ETH+PD) | VL822 + VL103 + RTL8153 | HDI ea lera la 6-8, 90×60 mm | $ 15–30 | $ 60–150 | Setsebi sa mehala ea thekeng |
| Liindasteri tsa USB 3.0 tse nang le likou tse 8 | 2 × VL817 cascade | Meralo e 6, 150×80 mm | $ 18–35 | $ 150–350 | Othomathike ea fektheri, kiosk |
| Liindasteri tsa USB 3.0 tse nang le likou tse 16 | 2 × VL817-Q8 cascade | Koporo e boima ea mekhahlelo e 8, 200×120 mm | $ 35–60 | $ 300–600 | Polasi ea sesebelisoa, matšoao, POS |
Bakeng sa mocheso o atolositsoeng (−40 °C ho isa ho +85 °C): sebelisa likarolo tsa maemo a indasteri le laminate ea PCB e nang le Tg e phahameng (Tg ≥ 170 °C). Bakeng sa likoloi: TI TUSB8044-Q1 ke eona feela USB 3.x hub IC e kholo e tšoanelehang ea AEC-Q100.
Bakeng sa liteishene tsa ho koenya tsa USB-C tse kopanyang hub, video le ho tjhaja: PCB e kopanya di-IC tse 4-6 tse fapaneng tsa taolo (hub, USB-C CC, DisplayPort retimer, Ethernet PHY, PD controller, audio codec). Ena ke sehlopha se rarahaneng ka ho fetisisa sa dihlahiswa tsa USB — sebopeho se hloka karohano e hlokolosi ya dijithale tse potlakileng, audio ya analog, le dikarolo tsa matla a motlakase a phahameng ho PCB.
Setšoantšo sa 3. PCB ea Hub ea USB
6. Tlhahiso le Kopano ea PCB ea Hub ea USB
Litlhoko tse tharo tsa tlhahiso li ikhethile ho li-PCB tsa USB hub 'me li tlameha ho netefatsoa le molekane oa tlhahiso pele li odara:
Netefatso ea Impedance. Sehlopha se seng le se seng sa tlhahiso se tlameha ho kenyelletsa teko ea li-coupon tsa TDR ho netefatsa 90 Ω ± 5% (USB 3.x) kapa ± 10% (USB 2.0) ho lipara tse fapaneng. FR-4 dielectric constant e fapana ± 5–10% lipakeng tsa lintho tse ngata - ntle le netefatso ea li-coupon, ho sisinyeha ha impedance ha ho bonahale ho fihlela liphoso tsa liteko tse sebetsang li bokellana. Tlhahiso ea PCB e laoloang ke Impedance ho Highleap e kenyelletsa teko ea TDR ho odara e 'ngoe le e 'ngoe e laoloang ea impedance.
Kopano ea theknoloji e tsoakiloeng. Liboto tsa USB hub li kopanya likarolo tsa SMT (hub IC, diode tsa ESD, li-switch tsa motlakase, ho arola) le likarolo tse phunyeletsang (lihokelo tsa USB Type-A, li-barrel jacks). Tatellano ea kopano: SMT e phalla hape pele, ebe e khetha leqhubu la solder bakeng sa leqhubu le phunyeletsang. Ho fetola tatellano ena ho baka liphoso tsa solder ka lehlakoreng la SMT. Kopano ea turnkey ka ho fumana likarolo tse lumelletsoeng tsa moabi ho felisa kotsi ea IC ea hub ea maiketsetso e amang liketane tsa phepelo tsa 'maraka o motšo.
Teko e sebetsang. Setsi se seng le se seng se kopaneng se tlameha ho lekoa: Palo ea USB koung e 'ngoe le e 'ngoe, phallo ea data ka lebelo le lekantsoeng, phano ea hona joale ka koung, le ntlha ea leeto la tšireletso ea hona joale e fetang. Setsi sa USB se rometsoeng ntle le teko e sebetsang se tla ba le sekhahla se patiloeng sa sekoli sa 3-8% ho tsoa kopanong - manonyeletso a batang a solder, impedance e ka thoko, likarolo tse sieo. Litšenyehelo tsa ho lokisa liphoso tsena tšimong ke litšenyehelo tsa teko ea fektheri ea 10-20×.
Highleap Electronics e etsa li-PCB tsa USB hub ho tloha ho li-prototype tsa li-unit tse 5 ho isa tlhahiso ea 100K+. Romela moralo oa hau oa USB hub PCB bakeng sa khotheishene - kenyelletsa lifaele tsa Gerber, BOM, bophahamo le setifikeiti.
Tse amanang: Mokhoa oa ho lekola moetsi oa PCB ea USB hub · Khokahano ea PCB ea USB-C · Lihlahisoa tsa expander ea koung ea USB · Moralo oa converter ea USB · Litsamaiso tsa expander ea USB
Posts kgothaletswa
Kopano ea PCB ea Lisebelisoa tsa Elektroniki tsa Liindasteri
Kopano ea PCB ea lisebelisoa tsa elektroniki tsa indasteri e akaretsa ...
Kopano ea PCB ea Elektroniki ea Bareki
Highleap Electronics e fana ka PCB ea lisebelisoa tsa elektroniki tsa bareki ...
Kopano ea PCB ka Lenaneo la Firmware
Highleap Electronics e fana ka kopano ea PCB ka firmware ...
Moetsi oa PCB oa Lera tse 24 Chaena
Mokhoa oa ho fumana khotheishene bakeng sa li-PCB Ha re tsamaiseng tlhahlobo ea DFM/DFA bakeng sa...
Mokhoa oa ho fumana quote bakeng sa li-PCB
Ha re u etsetse tlhahlobo ea DFM/DFA 'me re khutlele ho uena ka tlaleho. U ka kenya lifaele tsa hau ka mokhoa o sireletsehileng ka webosaete ea rona. Re hloka lintlha tse latelang ho u fa quote:
-
- Gerber, ODB++, kapa .pcb, spec.
- Lethathamo la BOM haeba o hloka kopano
- bongata
- Nako ea ho fetoha
Ntle le tlhahiso ea PCB, re fana ka mefuta e fapaneng ea lits'ebeletso tsa elektroniki, ho kenyeletsoa moralo oa PCB, PCBA, le tharollo ea turnkey. Hore na o hloka thuso ka prototyping, netefatso ea moralo, ho fumana likarolo, kapa tlhahiso e ngata, re fana ka ts'ehetso ea ho qetela ho netefatsa katleho ea morero oa hau.
Bakeng sa litšebeletso tsa PCBA, ka kopo fana ka BOM ea hau (Bill of Materials) le litaelo tse itseng tsa kopano. Re boetse re fana ka tlhahlobo ea DFM/DFA ho ntlafatsa meralo ea hau bakeng sa tlhahiso le kopano, ho netefatsa ts'ebetso ea tlhahiso e boreleli.