PCB ea Katoloso ea Kou ea USB: Sebopeho, Tlhahiso, Kopano

Sesebelisoa sa ho atolosa koung ea USB se fetola koung e le 'ngoe ea USB hore e be tse ngata. Empa "sesebelisi sa koung ea USB" se hlalosa bonyane mefuta e mene e fapaneng ka ho feletseng ea lihlahisoa - li-hub tse tsamaisoang ke desktop, li-adapter tsa maeto a mangata, li-hub tsa OEM tse kentsoeng li-laptop le li-monitor, le li-replicator tsa li-port tse kentsoeng ka rack tsa indasteri. E 'ngoe le e 'ngoe e na le litšenyehelo tse fapaneng tsa BOM, ntlha ea foromo, mohloli oa motlakase, boholo ba setifikeiti, le bophahamo ba tlhahiso. Tataiso ena e li arola kaofela ka litlhaloso, litheko le liqeto tsa PCB ka mor'a e 'ngoe le e 'ngoe.

Tafole ea likateng

1. Lihlopha tse 'ne tsa Lihlahisoa tlas'a Lebitso le le Leng
2. Li-Hub tse Fehlang ka Matla a Desktop le Liteishene tsa ho Tjhaja
3. Libaka tsa Maeto, Li-adapter tsa Likou tse Ngata tsa USB-C le Liteishene tsa ho Koalla
4. Li-Expander tsa Kou ea USB tse kentsoeng bakeng sa Lihlahisoa tsa OEM
5. Li-Replicator tsa Likou tsa Liindasteri le Li-Hub tsa USB tse Kenngoeng ka Rack
6. Ho tlisa USB Port Expander 'Marakeng ka Highleap

1. Lihlopha tse 'ne tsa Lihlahisoa tlas'a Lebitso le le Leng

Lihlopha tsena tse 'ne li na le theknoloji e tšoanang ea mantlha - USB hub IC ho PCB - empa li fapana ka litekanyo tse ling tsohle: sekoahelo, moralo oa matla, mofuta oa sehokelo, tekanyo ea mocheso, boholo ba setifikeiti, le bophahamo ba tlhahiso. Sehlahisoa se atlehileng se lumellana hantle le sehlopha sa sona ho fapana le ho leka ho ba ntho e 'ngoe le e 'ngoe.

2. Li-Hub tse Fehlang ka Matla a Desktop le Liteishene tsa ho Tjhaja

Sebaka se monate sa lihlahisoa tsa USB tsa bareki. Moreki o batla likou tse ling tsa USB tafoleng ea hae ntle le ho tlosa lisebelisoa tse seng li ntse li le teng. Se susumetsang litlhahlobo tsa lihlahisoa: palo e tšepahalang (kou e 'ngoe le e 'ngoe e sebetsa nako le nako) le motlakase o lekaneng oa ho tjhaja (lifono li hlile lia tjhaja, eseng feela ho thothomela).

Sebaka se tsamaisoang ke USB 3.0 se nang le likou tse 4. Sehlahisoa se tloaelehileng sa komporo. VL817 hub IC, 4 USB-A e theohelang ka tlase, 12 V/2.5 adaptara ea A, koung ka 'ngoe 900 mA e nang le ho lemoha ho tjhaja ha BC1.2 likoung tse 1-2. Sebaka sa aluminium bakeng sa ho qhala mocheso le boikutlo ba boleng bo holimo. Lipontšo tsa LED tsa koung ka 'ngoe le li-switch tsa motlakase ka bonngoe ke likarolo tse khethollang lihlahisoa tsa boleng bo holimo (Anker, Sabrent, UGREEN) ho lihlahisoa tse sa tsejoeng tsa Amazon. PCB: Mealo e 4, 60 × 40 mm. BOM ho 10K: $5–8.

Li-hub tsa likou tse 7 le tsa likou tse 10. Bakeng sa libaka tsa mosebetsi, ho hlophisa livideo, tlhahiso ea molumo. Meralo ea ka hare: li-IC tse peli tse nang le li-hub tse 4 tse arotsoeng ka cascades tse arolelanang e 'ngoe holimo - sena se theko e tlaase ho feta ho sebelisa IC e le 'ngoe ea likou tse 7 bakeng sa meralo e mengata. Kamehla e iketsa. BOM ho 10K: $8–15.

Seteishene sa ho tjhaja + motsoako wa hub. Dikou tsa data tse arohaneng (USB-A) le dikou tsa ho tjhaja feela (USB-C kapa USB-A e nang le DCP/QC/PD). Dikou tsa ho tjhaja ha di fete ka hub IC — di hokela ka ho toba phepelong ya motlakase ka taolo ya protocol ya ho tjhaja IC. PCB e hloka routing e boima ya koporo ya VBUS bakeng sa maqhubu a felletseng a 10–15 A. PCB e boima ya koporo e nang le dikarolo tse ka hare tsa 2 oz ke maemo a tlwaelehileng bakeng sa mofuta ona wa sehlahiswa.

Li-hub tsa USB-C tse holimo. Mokhoa o mocha: Thapo ea USB-C ho laptop, likou tsa USB-A bakeng sa lisebelisoa tsa khale, PD e ka sebelisoang ho tjhaja laptop ka har'a hub. E rarolla "bothata ba dongle" bo bakiloeng ke lilaptop tse felisitseng USB-A. Ho kopanngoa ha USB-C koung e holimo ho eketsa taolo ea CC pin, molaoli oa PD, le fanout ea HDI moralong oa PCB.

3. Libaka tsa Maeto, Li-adapter tsa Likou tse Ngata tsa USB-C le Liteishene tsa ho Koalla

Karolo ea maeto e etelletsa pele ho ba bonolo, boima bo bobebe, le ts'ebetso e tsamaisoang ke bese (ha ho na adaptara e ka jaroang).

Sehae se senyenyane sa USB-A sa likou tse 4. Sehlahisoa sa ho kena. Se tsamaisoa ke bese, 50 × 30 mm, thapo ea USB e khomaretsoeng ka ho sa feleng. 100–125 mA ka kou ka mor'a hub e ka holimo. E loketse litoeba, li-keyboard, li-flash drive — eseng bakeng sa li-drive tsa kantle kapa ho tjhaja. Rekisoa $8–20. PCB: 2-layer, BOM $1.50–2.50.

Adaptara ea li-port tse ngata tsa USB-C 5-in-1 / 7-in-1. Sehlahisoa sa maeto se holang ka potlako. Thapo e le 'ngoe ea USB-C ho laptop e fana ka: li-port tsa USB-A, tlhahiso ea HDMI 4K, sebali sa karete ea SD, ka linako tse ling Ethernet le USB-C PD pass-through. E tsamaisoa ke bese ho tsoa ho moamoheli oa USB-C. PCB: Lera la 4–6 le nang le HDI PCB bakeng sa fanout ea USB-C, hoo e ka bang 70 × 30 mm. BOM: $8–25. Mabenkele: $25–80.

Seteishene sa ho koenya sa USB-C. Se seholo ho feta adaptara ya maeto — sesebediswa sa deske se sa feleng. Thapo e le nngwe ya USB-C e nkela dikgokelo tsohle tsa laptop sebaka: USB, di-monitor tse pedi tsa HDMI/DP, Gigabit Ethernet, modumo, ho tjhaja 60–100 W PD. PCB ya di-chip tse ngata (hub + CC + PD + video + Ethernet + modumo). HDI ya lera la 6–8, e ka bang 100 × 60 mm. BOM: $25–60. Mabenkele: $80–250. Ena ke karolo ya premium e kgannang matsete a mangata a ntshetsopele ya dihlahiswa.

Li-hub tsa OTG tsa mohala. Li-hub tsa USB OTG (On-The-Go) li hlaha fonong e le adaptara ea moamoheli, e lumellang lisebelisoa tse ka hare ho eona ho hokela fonong kapa tableteng. E nyane, e tsamaisoa ke bese, hangata e sebelisa USB-C kapa Micro-USB holimo ka 2–3 USB-A tlase. PCB: Lera la 2–4, 30 × 15 mm. Mabenkele: $10–30.

4. Li-Expander tsa Kou ea USB tse Kenyelelitsoeng bakeng sa Lihlahisoa tsa OEM

Di-expander tsa USB tse kentsweng ha se dihlahiswa tsa mabenkele — ke di-PCB tse kentsweng dilaptop, di-monitor, di-PC tse kentsweng ho tsohle, di-kiosk, dikoloi le disebediswa tsa indasteri. Mona ke moo palo e hodimo ka ho fetisisa ya di-laptop e leng teng: hoo e ka bang laptop e nngwe le e nngwe e rekiswang e kenyelletsa bonyane USB hub IC e le nngwe e kentsweng ho atolosa di-port tse fokolang tsa USB tsa chipset ho keyboard, touchpad, webcam, menwana reader, Bluetooth radio, le dihokelo tsa kantle.

Li-hub tsa ka hare tsa laptop: Hub IC e lutse holim'a motherboard ea laptop, eseng holim'a PCB e arohaneng. OEM e totobatsa hub IC (hangata Microchip USB2422 bakeng sa li-port tse 2, kapa VL817 bakeng sa USB 3.0 ea li-port tse 4) e le karolo ea moralo oa motherboard. Bophahamo: limilione tsa li-unit ka tlhahiso ea mohlala ea laptop.

Li-hub tse kentsoeng ke mohlokomeli: Likou tsa USB tse 2–4 ka morao kapa ka lehlakoreng la ponts'o. PCB ea hub e kenyelelitsoe lisebelisoa tsa elektroniki tsa mohlokomeli. Upstream e hokela ho PC ea mosebelisi ka kou ea holimo ea USB ea mohlokomeli. Bongata: mashome a limilione ka selemo 'marakeng oa lefats'e oa mohlokomeli.

Li-hub tsa Kiosk le POS: Likou tsa USB tse 2-4 ka hare ho kiosk bakeng sa sekene sa barcode, printa ea lirisiti, sebali sa karete, le ponts'o ea bareki. Boemo ba indasteri bo nang le mocheso o atolositsoeng. PCB: Mealo e 4, hoo e ka bang 50 × 30 mm. Tlhahiso ea boto ea potoloho ea OEM bakeng sa li-hub tse kentsoeng ke e 'ngoe ea lihlopha tse nang le bophahamo bo holimo setsing sefe kapa sefe sa kopano ea PCB se shebaneng le USB.

Litsi tsa boithabiso ba likoloi: Likarolo tse tšoanelehang tsa AEC-Q100 (TI TUSB8044-Q1), mocheso o atolositsoeng (−40 ho isa ho +85 °C), kopano e hanelang ho thothomela, le ho latela melao ea EMC ea likoloi (CISPR 25). PCB e hloka lits'ebetso tsa tlhahiso ea PCB ea likoloi tse nang le litokomane tsa PPAP.

5. Li-Replicator tsa Likou tsa Liindasteri le Li-Hub tsa USB tse Kenngoang ka Rack

Li-expander tsa USB tsa indasteri li sebeletsa boiketsetso ba fektheri, matšoao a dijithale, mapolasi a tsamaiso ea lisebelisoa, liketane tsa mabenkele, le lits'ebetso tsa sesole/mmuso. Lintho tsa bohlokoa tse khethollang lihlahisoa tsa bareki:

Ho kenya DIN-rail. Terene e tloaelehileng ea DIN ea 35 mm bakeng sa ho kenya khabinete ea taolo. Sekoahelo ke tšepe (aluminium e koahetsoeng ka phofo kapa tšepe e sa ruseng), eseng polasetiki. Litekanyo tsa PCB li tsamaellana le sebaka sa sekoahelo, hangata 120 × 70 mm bakeng sa likou tse 4 ho isa ho 200 × 120 mm bakeng sa likou tse 16.

Matla a DC a kenyang ka bophara. Lihlahisoa tsa indasteri li amohela tlhahiso ea 9–48 V DC (eseng adaptara e tsitsitseng ea 5 V). Sefetoleli sa buck se nang le sebaka se pharaletseng se theohela ho 5 V bakeng sa USB VBUS. Tšireletso ea ho kenya: polarity e ka morao, ho hatelloa ha surge, le ho sefa ha EMI. PCB e tlameha ho amohela inductor ea buck converter, li-MOSFET, le li-capacitor tsa ho kenya/ho ntša ka sebaka se lekaneng bakeng sa motlakase o lekantsoeng oa ho kenya.

Taolo le tlhokomelo ka kou ka 'ngoe. Hangata li-hub tsa indasteri li fana ka matla a ho bula/ho tima a ka laoloang ke software ka 'ngoe (ka litlaleho tsa USB HID kapa SNMP bakeng sa mehlala e hokahantsoeng le marang-rang), tlhokomelo ea hona joale ka kou ka 'ngoe, le boemo ba LED ka 'ngoe. Sena se hloka microcontroller (STM32, PIC, kapa e tšoanang) ho PCB ho phaella ho hub IC - ho bala liteishene tsa ADC tsa kutlo ea hona joale le ho buisana le moamoheli ka ntlha ea taolo.

Mocheso o atolositsoeng le EMC. −40 ho isa ho +85 °C ka laminate ea PCB e nang le Tg e phahameng . EN 61000-6-2 (ts'ireletso ea indasteri), EN 61000-6-4 (mesi e tsoang indastering). Tšireletso ea ho phahama ha metsi koung e 'ngoe le e 'ngoe ea kantle ho latela IEC 61000-4-5.

Mapolasi a disebediswa tse nang le dikou tse 16 le dikou tse 32. E sebediswa bakeng sa mapolasi a disebediswa tsa di-smartphone/tablet (teko ya di-app, ho benya ha firmware, tsamaiso ya MDM), di-wallet tsa di-cryptocurrency, le lenaneo la ditsamaiso tse kentsweng. Topology ya hub e nang le ho feto-fetoha ha matla ka kou le ho beha leihlo. PCB: VBUS ya lera le 8, bolelele ba 200+ mm, koporo e boima. BOM: $35–100+ ho latela palo ya kou le dibopeho.

6. Ho tlisa USB Port Expander 'Marakeng ka Highleap

Highleap Electronics e hlahisa li-PCB tsa USB port expander bakeng sa lihlahisoa tsa mabenkele, li-OEM, li-integrate tsa sistimi, le barekisi ba mabitso a ikemetseng. Tšebeletso ea rona e akaretsa tsela e felletseng ea nts'etsopele ho isa tlhahisong:

Meralo ea litšupiso. Bakeng sa bareki ba se nang meralo e seng e ntse e le teng, re fana ka meralo ea litšupiso e netefalitsoeng bakeng sa litlhophiso tse tloaelehileng: setsi sa desktop sa USB 3.0 sa likou tse 4, adaptara ea maeto ea USB-C 7-in-1, setsi sa laptop sa likou tse 2 se kentsoeng, yuniti ea literene tsa DIN tsa li-port tse 8 tsa indasteri. Ho sebelisa moralo oa litšupiso ho fokotsa nako ea nts'etsopele ho tloha likhoeling ho ea libekeng.

Tlhahiso ea PCB. Kaho ea mekhahlelo e mengata ea mekato e 2 ho isa ho e 12. Phetoho e laoloang (90 Ω ± 5%) e netefalitsoe ka li-coupon tsa TDR. Tlhahiso e laoloang ke Phetoho bakeng sa lipara tse fapaneng tsa USB. Bokhoni ba HDI bakeng sa meralo e teteaneng ea USB-C. Koporo e boima bakeng sa lifofane tsa motlakase tsa seteishene sa ho tjhaja.

Kopano. SMT e felletseng + solder ea maqhubu a khethiloeng. Ho fumana likarolo tse lumelletsoeng tsa mofani. AOI + X-ray bakeng sa li-IC tsa hub tsa BGA. Teko ea ts'ebetso ea 100% botong e 'ngoe le e 'ngoe e kopaneng: Palo ea USB, phallo ea port ka 'ngoe, phano ea hona joale ea port ka 'ngoe, ntlha ea leeto la OCP.

Kaho ea mabokose. Bakeng sa lihlahisoa tse lokiselitsoeng mabenkele: kopano ea kaho ea mabokose — PCB, enclosure, likhoele, lisebelisoa, sephutheloana, thepa e hatisitsoeng. E romelloa e le sehlahisoa se felileng se lokiselitsoeng mabenkele kapa kabo. Sephutheloana sa mabitso a poraefete, libuka tsa litaelo tsa lipuo tse ngata, le li-adapter tsa motlakase tse ikhethileng tsa naha lia fumaneha.

Romela tlhaloso ea sehlahisoa sa hau sa USB port expander bakeng sa khotheishene ea tlhahiso — kenyelletsa sehlopha sa sehlahisoa, palo ea port, mofuta oa USB, tlhoko ea matla, bophahamo ba sepheo, le sebaka sa setifikeiti.

Tse amanang: Moralo oa PCB oa setsi sa USB · Khetho ea moetsi oa setsi sa USB · Lihlahisoa tsa sesebelisoa sa ho fetolela sa USB · Litsamaiso tsa katoloso ea USB · Kopanyo ea sehokelo sa USB-C

4. Li-Dock tsa Likou tse Ngata tsa USB-C: Sehlahisoa sa Kopano

Sehlopha sa converter sa USB se holang ka potlako se kopanya marokho a mangata ho etsa sehlahisoa se le seng - seteishene sa ho emisa sa USB-C. Thapo e le 'ngoe e tsoang laptopeng e fana ka: data ea USB (hub), video (HDMI/DP), netweke (Ethernet), molumo, 'mali oa karete, le matla (PD pass-through). Stack e tloaelehileng ea IC:

PCB: HDI ea lera la 6–8, hoo e ka bang 100 × 60 mm. BOM: $25–60. Mabenkele: $80–250. Ena ke sehlahisoa sa USB se rarahaneng ka ho fetisisa sa bareki — sebopeho se hloka karohano e hlokolosi ea likarolo tsa dijithale tse potlakileng, molumo oa analog, le matla a motlakase a phahameng. Tlhahiso ea PCB ea HDI ka li-vias tse foufetseng/tse patiloeng ke maemo a tloaelehileng bakeng sa sehlopha sena sa lihlahisoa.

5. Melao ea Moralo oa PCB e Sebetsang ho Li-converter Tsohle tsa USB

Ho sa tsotelehe mofuta o itseng oa sesebelisoa sa ho fetolela, PCB e 'ngoe le e 'ngoe ea sesebelisoa sa ho fetolela sa USB e arolelana litlhoko tsena ka lehlakoreng la USB:

Phetiso ea para e fapaneng ea USB: 90 Ω ±10% (USB 2.0) kapa ±5% (USB 3.x). Sebelisa tlhahiso ea PCB e laoloang ke phetiso ea motlakase ka li-coupon tse netefalitsoeng ke TDR.

Tšireletso ea ESD: Li-TVS diode arrays ho sehokelo se seng le se seng sa USB sa kantle, ka hare ho 1.5 mm ho tloha ho li-pad. Ha ho mekhelo — ketsahalo ea pele ea ESD ntle le tšireletso e senya borokho ba IC.

Ho kopanya: 100 nF X7R ceramic ka hare ho 2 mm ho tloha phini e 'ngoe le e 'ngoe ea motlakase oa IC ea borokho. 10 µF boholo ba seporo se seng le se seng se seholo. Bakeng sa li-IC tsa borokho tse sebetsang ka holimo ho 1 GHz ka hare, li-capacitor tse ling tsa 1–10 nF li nka maqhubu a mahareng ho isa holimo.

Sebaka sa kristale/oscillator: Bongata ba li-IC tsa borokho ba USB li hloka kristale ea 12 MHz (±50 ppm) e nang le li-capacitor tsa mojaro oa 18 pF. Beha kristale ka har'a 5 mm ho tloha ho IC ka mekhoa e mekhutšoanyane, e lekanang. Tsamaisa koporo e silang tlas'a kristale ho fokotsa ho kopana ha lerata.

Ho latela melao ya sebopeho sa tlhahiso: Ethernet e hloka makenete a IEEE 802.3; HDMI e hloka taolo ya impedance ya TMDS; CAN e hloka ho latela melao ya transceiver ya ISO 11898. Tlhahiso ka nngwe e eketsa sete ya yona ya dithibelo tsa PCB — lehlakore la USB ke halofo feela ya moralo.

Taolo ea mocheso: Li-IC tsa Bridge tse qhalang ka holim'a 1 W (Ethernet, video, molumo o nang le amplifier ea li-headphone) li hloka li-vias tsa mocheso tlas'a IC e hokahaneng le lifofane tsa ka hare tsa lefats'e. Ntle le tsona, IC e feta mocheso oa eona o lekantsoeng oa junction 'me e ka fokotsa ts'ebetso kapa ea hloleha pele ho nako.

6. Ho etsa li-PCB tsa USB Converter ho Highleap

Highleap e hlahisa li-PCB tsa converter tsa USB ho pholletsa le mekhahlelo eohle - ho tloha ho likhoele tsa BOM USB-ho isa ho UART tsa $0.50 ho isa ho liteishene tsa ho emisa tsa BOM USB-C tsa $50+.

Ho tenyetseha ha bophahamo ba modumo: mohlala wa diyuniti tse 50 o sebetsa bakeng sa di-converter tse ikgethang tsa indasteri ho ya ho 100K+ bakeng sa dihlahiswa tsa bareki. DFM e tshwanang le mekgwa ya boleng maemong ohle.

Kopano ea theknoloji e tsoakiloeng: SMT (borokho ba IC, ESD, ho arola) + lesoba le ka hare (lihokelo tsa USB, RJ-45, DB9, li-terminal blocks, li-barrel jacks). SMT e phalla hape pele, ebe e khetha leqhubu la solder bakeng sa lihokelo tsa TH. Kopano ea turnkey PCB e sebetsana le mehloli eohle ea likarolo ka likanale tse lumelletsoeng.

Teko e sebetsang: Sesebelisoa sa teko se ikhethileng ka sehlahisoa: Palo ea USB, phallo ho sebopeho se fetotsoeng (ho nepahala ha UART baud, tahlehelo ea pakete ea Ethernet, netefatso ea tlhahiso ea video), teko ea ho itšehla thajana bakeng sa li-converter tsa indasteri.

Kopa khotheishene ea PCB ea sesebelisoa sa ho fetolela sa USB — kenyelletsa mofuta oa sesebelisoa sa ho fetolela, bophahamo ba modumo, le litlhoko life kapa life tsa setifikeiti.

Tse amanang: Moralo oa PCB oa setsi sa USB · Kopanyo ea sehokelo sa USB-C · Litsamaiso tsa katoloso ea USB · Lihlahisoa tsa katoloso ea koung ea USB