Microchip USB2514B-I/M2 USB芯片詳細介紹

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，不需要各種消費電子、計算機外圍設備和工業控制設備中。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。它采用小型封裝設計，適用于空間限定的應用環境，同時提供強大的功能和靈活的配置選項。

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

數據手冊：http://www.tongliao8.com/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的創新MultiTRAK?技術，在混合速度的USB環境中提供業界領先的數據吞吐量，USB251xB系列是一種USB端口擴展解決方案，適用于要求超低功耗和小尺寸而不影響性能的應用。

USB251xB系列的所有成員都采用了節省空間的封裝，非常適用于消費和移動應用。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，為空間受限的設計提供了超小的尺寸，同時允許從兩個端口擴展到四個端口。

包括Microchip獨特的PortMap、PortSwap和PHYBoost在內的30多項可編程功能旨在幫助系統設計人員簡化PCB布局并優化物料清單成本。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規范。CDP為使用標準USB端口的兼容移動電話或便攜式電子設備提供通用的電池充電能力。

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

USB2514B-I/M2中文參數

制造商:Microchip

產品種類:USB接口集成電路

產品:USB Hubs

類型:Hub Controller

安裝風格:SMD/SMT

封裝/箱體:SQFN-36

標準:USB 2.0

速度:High Speed(HS)

數據速率: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:Microchip Technology/Atmel

接口類型:I2C

濕度敏感性:Yes

端口數量:4 Port

工作電源電壓:3.3 V

二、工作原理

2.1 總體架構

USB2514B-I/M2芯片內含一個USB 2.0收發器、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連接，通過多個下游端口與各種USB設備連接。其內部結構如圖所示：

[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 技術支持流程

1. 初始化：當系統電源接通后，集線器控制器首先進行自檢和初始化，確保各個端口及內部模塊都有效。

2. 程序設計：通過互聯網連接服務器，實現服務器與客戶端的通信，服務器與客戶端之間的通信，服務器與客戶端之間的通信，服務器與客戶端之間的通信。

3. 回調：當USB設備插入下游端口時，集線器獲取設備連接并通知主機。主機與設備之間的連接通過集線器實現。集線器負責將垃圾郵件發送到相應的端口，同時確保回調的復雜性和準確性。

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獲取電力。集線器還具有過流保護功能，當檢測到過流情況時，會自動斷開連接的端口，以保護本機集線器本身。

三、特點

3.1 健康狀況

• 高速傳輸：支持USB 2.0高速（480 Mbps）傳輸，適用于大數據量傳輸應用場景。

• 先進的電源管理技術，支持先進的電源管理，延長電池壽命。

3.2 靈活性

• 端口：提供4個下游端口，滿足多設備連接需求。

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

3.3 可靠性與安全性

• 過流保護：每個下游端口都具有卸載過流保護功能，確保設備安全。

• ESD保護：內置靜電保護電路，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用場合。

四、應用

USB2514B-I/M2避開了各類需要USB擴展功能的設備，包括但不限于以下幾類：

4.1 消費電子

• 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、鍵盤、U盤等。

• 平板電腦：擴展平板電腦的USB端口數量，增強其外設連接能力。

• 智能電視：用于智能電視的USB接口擴展，連接更多的移動設備輸入設備。

4.2 計算機外圍設備

• USB集線器：構建卸載USB集線器設備，擴展計算機的USB端口數量。

• 打印機：為打印機增加USB接口，支持更多設備的連接和播放。

• 掃描儀：擴展掃描儀的USB端口，支持多設備連接和數據共享。

4.3 工業控制

• 嵌入式系統：在工業控制系統中，擴展嵌入式控制器的USB端口，連接更多的傳感器和執行器。

• 數據采集設備：擴展數據采集設備，支持多設備數據采集和處理。

4.4 其他應用

• 車載系統：用于車載娛樂系統和信息系統的USB接口擴展，連接更多的外部設置。

• 智能家居：在智能家居設備中，擴展USB接口，支持多設備連接和控制。

五、參數

5.1 主要參數

• 支持的USB版本：USB 2.0

• 國內端口數量：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

• 靜態電流（待機模式）：< 100 μA

• 工作電流（高速模式）：< 100 mA

• 過流保護電流閾值：500 mA（可調）

5.3 環境特性

• 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總線進行配置和控制

• LED指示：支持端口狀態指示LED連接

5.5 其他特性

• 兼容性：完全兼容USB 2.0規范，低于兼容USB 1.1

• 安全性：支持過流保護和靜電保護

• 職責：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：28個引腳

• 引腳間距：0.5 mm

六、應用實例

6.1 筆記本電腦USB擴

在筆記本電腦中，USB接口數量通常較為有限。通過集成USB2514B-I/M2，可以實現對USB端口的擴

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

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

  
            

      
[下游端口4] -- 外設4 (例如：打印機)

6.2 智能電視的USB擴展

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] -- 執行器1
                              |-- [下游端口4] -- 執行器2

6.4 車載娛樂系統

現代車載娛樂系統需要連接多種USB設備，如音樂播放器、導航設備、游戲手柄等。一對USB2514B-I/M2，可以有效擴展USB接口數量，滿足多設備同時連接的需求。

[車載娛樂系統]
    |
    |-- [上游端口] -- USB2514B-I/M2 -- [下游端口1] -- 音樂播放器
                               |-- [下游端口2] -- 導航設備
                               |-- [下游端口3] -- 游戲手柄
                               |-- [下游端口4] -- U盤

6.5 智能家居設備

在智能家居系統中，通常需要連接多個智能設備，如攝像頭、傳感器、家電控制器等。USB2514B-I/M2可以擴展USB接口，為智能家居設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、應用設計注意事項

7.1 電源設計

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

7.2 布線設計

布線設計總監影響USB供電的穩定性和速度。在PCB設計中，需要注意以下幾點：

• 差分對布線：確保USB數據的差分對（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。

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

7.3 熱設計

雖然USB2514B-I/M2功耗較低，但在高溫環境或長時間滿負荷工作時，仍需要注意散熱設計。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。

7.4 兼容性測試

在設計完成后，需要進行充分的兼容性測試，確保USB2514B-I/M2與各種USB設備和主機能夠正常工作。測試內容包括但不限于：

• 設備舉重：確保USB設備能夠被正確舉起。

• 早在測試初期，科學家們就發現了超過一半的微生物組在早期測試中取得了顯著的穩定性和準確性。

• 電源管理測試：測試遍布供電模式下的穩定性，確保過流保護和模式有效性。

7.5 最新消息

如果系統允許，可以設計固件更新接口，通過I2C總線對USB2514B-I/M2進行配置和升級，以增加系統的靈活性和可維護性。

八、總結

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、簡單的設計、豐富的配置選項和廣泛的應用場景，成為許多電子設備的首選。通過合理的設計和應用，可以大大提高設備的連接能力和用戶體驗。