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USB接口線路圖詳解

  • 發布日期:19-02-28 14:24
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 usb接口電路圖(一)
  USB接口電路的原理圖中,R3是上拉電阻器,它可使USB口的D+端上拉到DS2490S的VB端,表示USB主機系統是高速設備,同時這個上拉電阻器告訴主機有USB設備插入。該上拉電阻器的設置對適配器的影響很大,它的負載值和1-Wire網絡的總長決定1-Wire總線電壓上升到5 V的速度。經過實驗測試選擇R3的阻值為27 Ω±lO%。R1、R2為USB數據線保護電阻器。L、L2具有禁止高頻干擾并且減弱EMI輻射的功能。LF33CV為3.3 V電壓穩壓器,與周圍元件C1、C2組成強上拉部分,給EEPROM或溫度傳感器等器件提供額外的電源。

USB接口電路原理圖

usb接口電路圖(二)
  采用PDIUSBD12芯片,這是一種價格便宜、功能完善的并行接口芯片,它支持多路復用、非多路復用和 DMA并行傳輸。PDIUSBD12接口芯片遵從協議USB1.1,適合于不同用途的傳輸類型。PDIUSBD12需要外接微控制器(MCU)來進行協議處理和數據交換,它對MCU沒有特殊要求,而且接口方便靈活,因此設計師可以選用自己熟悉的MCU對芯片進行控制,也可利用Philips公司的固件 (firmware)結構來縮短開發時間、降低風險、減小投資。
USB接口通信電路

性能特點
PDIUSBD12除了具有USB設備的一般特性外,還具有如下特點:
(1)是一種高性能的USB接口芯片,其內部集成有 SIE(Serial Interface Engine)、320字節的FIFO、收發器和電壓調節器。
(2)適用于大部分設備類規范。可與任何外部微控制器/微處理器實現高速并行接口,其速度可高達2Mbit/s。
(3)可進行完全獨立的DMA操作。
(4)主端點配置有雙緩沖,因而可提高數據的吞吐量、減小數據傳輸時間,輕松實現數據的實時傳輸。
(5)當采用同步傳輸方式時,數據的傳輸速度為1Mbit/s;而采用批量傳輸方式的速度為1Mbyte/s。在使用上述方式進行數據傳輸時,可方便地使用多種中斷方式。
(6)帶有可編程的時鐘輸出,與USB總線的連接可通過軟件來控制(Soft Connect TM)。
(7)有兩種工作電壓可供選擇:分別為3.3±0.3V和3.6~5.5V。
(8)輸出和數據傳輸狀態可通過USB連接指示燈來監控。
USB接口接線圖
usb接口電路圖(三)
  圖中用1歐的電阻F1起到保險絲的作用,用一個二極管D1完成整流作用。接通電源后,C1會有300V左右的直流電壓,通過R2給Q1的基極提供電流,Q1的發射極有R1電流檢測電阻R1,Q1基極得電后,會經過T1的(3、4)產生集電極電流,并同時在T1的(5、6)(1、2)上產生感應電壓,這兩個次級絕緣的圈數相同的線圈,其中T1(1、2)輸出由D7整流、C5濾波后通過USB座給負載供電;其中T1(5、6)經D6整流、C2濾波后通過IC1(實為4.3V穩壓管)、Q2組成取樣比較電路,檢測輸出電壓高低;其中T1(5、6)、C3、R4還組成Q1三極管的正反饋電路,讓Q1工作在高頻振蕩,不停的給T1(3、4)開關供電。當負載變輕或者電源電壓變高等任何原因導致輸出電壓升高時,T1(5、6)、IC1取樣比較導致Q2導通,Q1基極電流減小,集電極電流減小,負載能力變小,從而導致輸出電壓降低;當輸出電壓降低后,Q2取樣后又會截止,Q1的負載能力變強,輸出電壓又會升高;這樣起到自動穩壓作用。

  本電路雖然元件少,但是還設計有過流過載短路保護功能。當負載過載或者短路時,Q1的集電極電流大增,而Q1的發射極電阻R1會產生較高的壓降,這個過載或者短路產生的高電壓會經過R3讓Q2飽和導通,從而讓Q1截止停止輸出防止過載損壞。因此,改變R1的大小,可以改變負載能力,如果要求輸出電流小,例如只需要輸出5V100MA,可以將R1阻值改大。當然,如果需要輸出5V500MA的話,就需要將R1適當改小。注意:R1改小會增加燒壞Q1的可能性,如果需要大電流輸出,建議更換13003、13007中大功率管。

  C4、R5、D5起什么作用呢?T1變壓器是電感元件,Q1工作在開關狀態,當Q1截止時,會在集電極感應出很高的電壓,這個電壓可能高達1000伏以上,這會使Q1擊穿損壞,現在有了高速開關管D5,這個電壓可以給C4充電,吸收這個高壓,C4充電后可以立即通過R5放電,這樣Q1不會因集電極的高電壓擊穿損壞了,因此,這三個元件如有開關或者損壞,Q1是非常危險的,分分秒秒都可能會損壞。

usb接口電路圖(四)
  當F105配置為時, PA9/OTG_FS_VBUS是用來檢測presense USB主機的。設計評估顯示PA9/OTG_FS_VBUS引腳通過一個零歐姆電阻連接到5 VBUS 。有這種方法有兩個潛在的問題。該第一電勢的問題是, PA9/OTG_FS_VBUS輸入,雖然它是5V容限,可能損壞(如每ST支持)如果連接到5V時的STM32F105 VDD為0V。這可能發生在兩個自供電和主機供電的應用。當電源關閉/拔出,而USB連接到主機仍處于活動狀態,這將發生在一個自供電的應用。這將發生在一個主機供電應用過程中所花費的VDD穩壓器來達到它的穩壓輸出電壓所需的時間。一些設計師建議之間的PA9/OTG_FS_VBUS引腳和5V VBUS串聯電阻。
1、Vcc腳會與主機的5v電源接通。子機這邊可以懸空,也可以做供電,還可以做連接識別(電阻分壓之后高即為連接主機)。
2、存在D+上拉或者D-上拉兩種情況,告訴主機當前的USB通信速度,FS或者HS。
3、電阻接IO上拉,往往是子機為了實現自我復位,通知主機重新識別,效果等同于拔掉USB接頭重新插入一次。
usb連接器接口圖

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