Microchip USB2514B-I/M2 USB芯片詳細(xì)介紹

一、型號類型與概述

1.1 型號與類型

Microchip USB2514B-I/M2是一款高性能、低功耗的USB 2.0集線器控制器，不需要各種消費(fèi)電子、計算機(jī)外圍設(shè)備和工業(yè)控制設(shè)備中。USB2514B-I/M2屬于Microchip公司的USB251x系列，該系列包括USB2512、USB2513、USB2514、USB2517等多個型號，每個型號分別支持不同大小的下游端口，以滿足不同的應(yīng)用需求。具體型號類型如下：

• USB2512 : 2個下游端口

• USB2513 : 3個下游端口

• USB2514 : 4個下游端口

• USB2517 : 7個下游端口

1.2 芯片概述

USB2514B-I/M2是一個4端口USB 2.0集線器控制器，支持高速（480 Mbps）、全速（12 Mbps）和低速（1.5 Mbps）播放模式。它采用小型封裝設(shè)計，適用于空間限定的應(yīng)用環(huán)境，同時提供強(qiáng)大的功能和靈活的配置選項(xiàng)。

中文描述： 接口，USB，USB集線控制器，USB 2.0，3 V，3.6 V，SQFN，36引腳

英文描述： USB Bus Controller，CMOS

數(shù)據(jù)手冊：http://www.kmzr.net.cn/data/k01-229650-USB2514BM2.html

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USB2514B-I/M2概述

Microchip的USB251xB是一個多功能、高性價比、高功率的USB 2.0集線器控制器系列。利用Microchip的創(chuàng)新MultiTRAK?技術(shù)，在混合速度的USB環(huán)境中提供業(yè)界領(lǐng)先的數(shù)據(jù)吞吐量，USB251xB系列是一種USB端口擴(kuò)展解決方案，適用于要求超低功耗和小尺寸而不影響性能的應(yīng)用。

USB251xB系列的所有成員都采用了節(jié)省空間的封裝，非常適用于消費(fèi)和移動應(yīng)用。2/3/4端口集線器控制器共用的36引腳封裝尺寸僅為6x6毫米，為空間受限的設(shè)計提供了超小的尺寸，同時允許從兩個端口擴(kuò)展到四個端口。

包括Microchip獨(dú)特的PortMap、PortSwap和PHYBoost在內(nèi)的30多項(xiàng)可編程功能旨在幫助系統(tǒng)設(shè)計人員簡化PCB布局并優(yōu)化物料清單成本。USB251xB集線器的每個下游端口都可以作為充電下游端口(CDP)來支持USB電池充電1.1規(guī)范。CDP為使用標(biāo)準(zhǔn)USB端口的兼容移動電話或便攜式電子設(shè)備提供通用的電池充電能力。

USB251xB支持0°至85°C的擴(kuò)展工作溫度范圍。USB251xBi設(shè)計用于滿足-40°至85°C的工業(yè)溫度要求。請注意，"M2"產(chǎn)品是新設(shè)計的首選器件。M2產(chǎn)品提供最新的生產(chǎn)流程，具有提高效率和產(chǎn)能的優(yōu)勢。USB251xB系列的產(chǎn)品修訂版都沒有接近產(chǎn)品周期的尾聲，所有產(chǎn)品都保持全面生產(chǎn)。

USB2514B-I/M2中文參數(shù)

制造商:Microchip

產(chǎn)品種類:USB接口集成電路

產(chǎn)品:USB Hubs

類型:Hub Controller

安裝風(fēng)格:SMD/SMT

封裝/箱體:SQFN-36

標(biāo)準(zhǔn):USB 2.0

速度:High Speed(HS)

數(shù)據(jù)速率:480 Mb/s

電源電壓-最小:3 V

電源電壓-最大:3.6 V

工作電源電流:70 mA

最小工作溫度:-40 C

最大工作溫度:+85 C

封裝:Tray

商標(biāo):Microchip Technology/Atmel

接口類型:I2C

濕度敏感性:Yes

端口數(shù)量:4 Port

工作電源電壓:3.3 V

二、工作原理

2.1 總體架構(gòu)

USB2514B-I/M2芯片內(nèi)含一個USB 2.0收發(fā)器、一個集線器控制器和多個端口。它通過一個上游端口與主機(jī)連接，通過多個下游端口與各種USB設(shè)備連接。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示：

[上游端口] - [集線器控制器] - [下游端口1]
                               - [下游端口2]
                               - [下游端口3]
                               - [下游端口4]

2.2 技術(shù)支持流程

1. 初始化：當(dāng)系統(tǒng)電源接通后，集線器控制器首先進(jìn)行自檢和初始化，確保各個端口及內(nèi)部模塊都有效。

2. 程序設(shè)計：通過互聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與客戶端的通信，服務(wù)器與客戶端之間的通信，服務(wù)器與客戶端之間的通信，服務(wù)器與客戶端之間的通信。

3. 回調(diào)：當(dāng)USB設(shè)備插入下游端口時，集線器獲取設(shè)備連接并通知主機(jī)。主機(jī)與設(shè)備之間的連接通過集線器實(shí)現(xiàn)。集線器負(fù)責(zé)將垃圾郵件發(fā)送到相應(yīng)的端口，同時確?；卣{(diào)的復(fù)雜性和準(zhǔn)確性。

2.3 電源管理

USB2514B-I/M2支持多種電源管理模式，包括自供電模式和總線供電模式。自供電模式下，集線器通過外部電源供電；總線供電模式下，集線器通過上游端口從主機(jī)獲取電力。集線器還具有過流保護(hù)功能，當(dāng)檢測到過流情況時，會自動斷開連接的端口，以保護(hù)本機(jī)集線器本身。

三、特點(diǎn)

3.1 健康狀況

• 高速傳輸：支持USB 2.0高速（480 Mbps）傳輸，適用于大數(shù)據(jù)量傳輸應(yīng)用場景。

• 先進(jìn)的電源管理技術(shù)，支持先進(jìn)的電源管理，延長電池壽命。

3.2 靈活性

• 端口：提供4個下游端口，滿足多設(shè)備連接需求。

• 可編程功能：支持通過I2C接口進(jìn)行配置，靈活設(shè)置集線器的工作模式和參數(shù)。

3.3 可靠性與安全性

• 過流保護(hù)：每個下游端口都具有卸載過流保護(hù)功能，確保設(shè)備安全。

• ESD保護(hù)：內(nèi)置靜電保護(hù)電路，防止靜電放電對芯片造成損傷。

3.4 小尺寸

• 封裝類型：采用小型封裝（28針QFN），適用于空間特定的應(yīng)用場合。

四、應(yīng)用

USB2514B-I/M2避開了各類需要USB擴(kuò)展功能的設(shè)備，包括但不限于以下幾類：

4.1 消費(fèi)電子

• 筆記本電腦：為筆記本電腦提供更多的USB接口，方便連接外部如鼠標(biāo)、鍵盤、U盤等。

• 平板電腦：擴(kuò)展平板電腦的USB端口數(shù)量，增強(qiáng)其外設(shè)連接能力。

• 智能電視：用于智能電視的USB接口擴(kuò)展，連接更多的移動設(shè)備輸入設(shè)備。

4.2 計算機(jī)外圍設(shè)備

• USB集線器：構(gòu)建卸載USB集線器設(shè)備，擴(kuò)展計算機(jī)的USB端口數(shù)量。

• 打印機(jī)：為打印機(jī)增加USB接口，支持更多設(shè)備的連接和播放。

• 掃描儀：擴(kuò)展掃描儀的USB端口，支持多設(shè)備連接和數(shù)據(jù)共享。

4.3 工業(yè)控制

• 嵌入式系統(tǒng)：在工業(yè)控制系統(tǒng)中，擴(kuò)展嵌入式控制器的USB端口，連接更多的傳感器和執(zhí)行器。

• 數(shù)據(jù)采集設(shè)備：擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集設(shè)備，支持多設(shè)備數(shù)據(jù)采集和處理。

4.4 其他應(yīng)用

• 車載系統(tǒng)：用于車載娛樂系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的USB接口擴(kuò)展，連接更多的外部設(shè)置。

• 智能家居：在智能家居設(shè)備中，擴(kuò)展USB接口，支持多設(shè)備連接和控制。

五、參數(shù)

5.1 主要參數(shù)

• 支持的USB版本：USB 2.0

• 國內(nèi)端口數(shù)量：1個

• 下游端口：4個

• 帶寬：高速（480 Mbps）、全速（12 Mbps）、低速（1.5 Mbps）

• 電源電壓：3.3V

• 封裝類型：28腳QFN

5.2 電氣特性

• 工作電壓范圍：3.0V ~ 3.6V

• 靜態(tài)電流（待機(jī)模式）：< 100 μA

• 工作電流（高速模式）：< 100 mA

• 過流保護(hù)電流閾值：500 mA（可調(diào)）

5.3 環(huán)境特性

• 工作溫度范圍：-40°C ~ 85°C

• 存儲溫度范圍：-65°C ~ 150°C

• 濕度范圍：0% ~ 95%（非冷凝）

5.4 接口特性

• I2C接口：支持，通過I2C總線進(jìn)行配置和控制

• LED指示：支持端口狀態(tài)指示LED連接

5.5 其他特性

• 兼容性：完全兼容USB 2.0規(guī)范，低于兼容USB 1.1

• 安全性：支持過流保護(hù)和靜電保護(hù)

• 職責(zé)：自供電和總線供電雙重模式

5.6 物理特性

• 封裝尺寸：5 mm x 5 mm (QFN-28封裝)

• 引腳數(shù)：28個引腳

• 引腳間距：0.5 mm

六、應(yīng)用實(shí)例

6.1 筆記本電腦USB擴(kuò)

在筆記本電腦中，USB接口數(shù)量通常較為有限。通過集成USB2514B-I/M2，可以實(shí)現(xiàn)對USB端口的擴(kuò)

[筆記本電腦]
    |
    |-- [上游端口] -- USB2514B-I/M2 -- [下游端口1] -- 外設(shè)1 (例如：U盤)
                                   |-- 
                                   |                          
[下游端口2] -- 外設(shè)2 (例如：鼠標(biāo))
                                   |-- 
                                  

                
      
[下游端口3] -- 外設(shè)3 (例如：鍵盤)
                                   |-- 
                                   |--                                  

  
            

      
[下游端口4] -- 外設(shè)4 (例如：打印機(jī))

6.2 智能電視的USB擴(kuò)展

智能電視通常

[智能電視]
    |
    |-- 
    |
    |--

    |   

   
[上游端口] -- USB2514B-I/M2 -- [下游端口1] -- 存儲設(shè)備
                                   |-- 
                               

 
[下游端口2] -- 攝像頭
                                   |-- 
                        


   
[下游端口3] -- 鍵盤
                                   |-- 
                                   |--

                                   |                                  

  
[下游端口4] -- 游戲手柄

6.

在

[工業(yè)控制器]
    |
    |-- [上游端口] -- USB2514B-I/M2 -- [下游端口1] -- 傳感器1
                              |-- [下游端口2] -- 傳感器2
                              |-- [下游端口3] -- 執(zhí)行器1
                              |-- [下游端口4] -- 執(zhí)行器2

6.4 車載娛樂系統(tǒng)

現(xiàn)代車載娛樂系統(tǒng)需要連接多種USB設(shè)備，如音樂播放器、導(dǎo)航設(shè)備、游戲手柄等。一對USB2514B-I/M2，可以有效擴(kuò)展USB接口數(shù)量，滿足多設(shè)備同時連接的需求。

[車載娛樂系統(tǒng)]
    |
    |-- [上游端口] -- USB2514B-I/M2 -- [下游端口1] -- 音樂播放器
                               |-- [下游端口2] -- 導(dǎo)航設(shè)備
                               |-- [下游端口3] -- 游戲手柄
                               |-- [下游端口4] -- U盤

6.5 智能家居設(shè)備

在智能家居系統(tǒng)中，通常需要連接多個智能設(shè)備，如攝像頭、傳感器、家電控制器等。USB2514B-I/M2可以擴(kuò)展USB接口，為智能家居設(shè)備提供更多的連接可能。

[智能家居主控]
    |
    |-- [上游端口] -- USB2514B-I/M2 -- [下游端口1] -- 攝像頭
                              |-- [下游端口2] -- 溫度傳感器
                              |-- [下游端口3] -- 家電控制器
                              |-- [下游端口4] -- 智能鎖

七、應(yīng)用設(shè)計注意事項(xiàng)

7.1 電源設(shè)計

在設(shè)計USB2514B-I/M2應(yīng)用程序電路時，需要注意電源的供電能力和供電能力。對于總線供電模式，需要確保主機(jī)提供足夠的電力。對于自供電模式，需要設(shè)計穩(wěn)定的外部電源，以確保電源管理電路能夠有效防止過流和短路。

7.2 布線設(shè)計

布線設(shè)計總監(jiān)影響USB供電的穩(wěn)定性和速度。在PCB設(shè)計中，需要注意以下幾點(diǎn)：

• 差分對布線：確保USB數(shù)據(jù)的差分對（D+和D-）布線對稱，盡量減少信號的反射和干擾。

• 電源線和地線：確保電源線和地線的低阻抗連接，減少電源噪音對使用者的干擾。

• 保護(hù)電路：在USB接口處添加靜電保護(hù)元件，如TVS二極管，保護(hù)芯片可防止靜電放電損傷。

7.3 熱設(shè)計

雖然USB2514B-I/M2功耗較低，但在高溫環(huán)境或長時間滿負(fù)荷工作時，仍需要注意散熱設(shè)計。可以在PCB上增加散熱銅箔，或偶爾添加散熱器，確保芯片工作在安全的溫度范圍內(nèi)。

7.4 兼容性測試

在設(shè)計完成后，需要進(jìn)行充分的兼容性測試，確保USB2514B-I/M2與各種USB設(shè)備和主機(jī)能夠正常工作。測試內(nèi)容包括但不限于：

• 設(shè)備舉重：確保USB設(shè)備能夠被正確舉起。

• 早在測試初期，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)了超過一半的微生物組在早期測試中取得了顯著的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

• 電源管理測試：測試遍布供電模式下的穩(wěn)定性，確保過流保護(hù)和模式有效性。

7.5 最新消息

如果系統(tǒng)允許，可以設(shè)計固件更新接口，通過I2C總線對USB2514B-I/M2進(jìn)行配置和升級，以增加系統(tǒng)的靈活性和可維護(hù)性。

八、總結(jié)

USB2514B-I/M2作為Microchip公司推出的一款高性能USB 2.0集線器控制器，憑借其高速傳輸能力、簡單的設(shè)計、豐富的配置選項(xiàng)和廣泛的應(yīng)用場景，成為許多電子設(shè)備的首選。通過合理的設(shè)計和應(yīng)用，可以大大提高設(shè)備的連接能力和用戶體驗(yàn)。