2026-5-17更新

发现了本项目在下游端同时有2.0和3.0设备工作时存在不稳定的情况，具体原因还在排查

暂时不建议复刻

暂时不建议复刻

暂时不建议复刻

项目简介

一个基于CH319M的USB 5Gbps速率隔离器，上游C口支持正反插，下游提供四个下行USB A口，上下游之间实现信号与电源隔离，同时下游端口拥有外接供电以带动大功率负载的能力

项目参数

速率标称5Gbps，USB2.0 3.0兼容，实测机械硬盘盒大文件读取能达到108MB/s，手边暂时无其他高速设备供测试，鼠标键盘等外设工作正常
隔离电压取决于巴伦变压器和隔离电源模块，暂不清楚巴伦变压器的隔离性能指标，电源部分本项目使用的VRB0505S通常可以隔离1500V
下游输出电流由SC8723和TPS259533限制，本项目中四个下行口总计限流3A，当然使用隔离电源模块时功率不足以支撑3A输出，推测使用隔离模块供电时下行口仅有0.5A的输出能力

成本

本人元器件基本为淘宝购买，但使用到个别冷门器件购买渠道仍为立创，下面列出一些主要元器件的价格
CH319：50rx2
隔离电源模块：17-25r之间
巴伦变压器：立创17rx2 + 3rx1
TPS2121：大约5r
TPS259533：立创购买3r
LM74700+NMOS：3r
SC8723：3r
VL162：3r
CH224A：立创3r
TLV62568、TPS25200：基本1r以下一颗
固态电容：约0.5r一颗共七颗
其余ESD/TVS管总计大约10r，接口总计7r左右，贴片阻容感与可能的邮费未计算，成本大约在300元之内

原理解析（硬件说明）

信号部分由两个CH319M搭配巴伦变压器完成，CH319M是沁恒新推出的USB3.0隔离方案，芯片本身可以视为一个hub芯片加一个特殊的收发器，使用两颗并分别配置成上下位机模式、搭配巴伦变压器或者光纤可以实现usb信号的隔离或者延长应用（光纤延长模式下下行端口无USB2.0信号），模式配置均使用上下拉电阻实现，翻阅手册即可得知
本项目中使用两颗CH319M配置成隔离模式，上行仅引出主机接口，使用VL160/162实现typec正反插，下行引出四路USB3.0接口

电源部分结构如下

其中
下游放置了一颗钮子开关接入SC8723的使能端，以控制下游的电源
CH319集成一个DCDC 1.2V控制器，配合外部电感电容即可降压，仅提供3.3V供电即可，所以上下游分别使用一颗TLV62568提供3.3V供电

其余电路部分基本为接口、TVS\ESD管、指示灯等电路
主机端使用了一颗TVS0500作为电源的TVS管，价格较高，可自行换为其他型号
此外除了USB3.0信号线上需要的元器件之外，基本采用了0603或者更大的封装便于手工焊接

复刻注意事项

1，TYPEC正反插模拟开关有VL160和VL162两颗芯片可选，可以P2P替换，如使用VL162需要修改REXT（位号R9）为124K，本人实际焊接与进行测试的芯片为VL162
2，SC8723将FB接地固定输出5.1V，在设计图中有预留上下两个分压电阻焊盘，两个电阻均为0R，不能同时焊接两个0R电阻，焊接R40下阻即可
3，下游配电开关使用TPS259533，是一个低电平使能的开关，使能引脚上预留了三个焊盘，防止意外情况发生，但经过测试这个开关能正确的被CH319控制，因此只需焊接中间的0R电阻即可，不要焊接左右两侧的电阻
4，下游外接电源诱骗使用了CH224A，较难买到，如需替换成CH224K需自行修改外围电路
5，隔离电源模块封装通用，可自行选择更低价或者效率更高的电源模块，请注意将SC8723的开关频率与隔离电源模块的频率错开。SC8723拥有四个频率可选，通过外部电阻设置，请自行翻阅原理图获得更多信息
6，打板阻抗选择立创3313，本人使用了免费的+-20%工艺
7，SC8723焊盘为我自行绘制，可能不够准确，但本人焊接与使用中未发现异常
8，注意原理图中其他未加入BOM的元器件，均无需焊接或者选择性焊接
9，原理图中所有指示灯都是一个颜色，实际焊接可以为不同指示功能焊接不同颜色的LED

实物图

暂时未设计外壳，本人电脑只有16g内存，将该拓展坞3D模型导入SW时会爆内存导致崩溃
为什么现在内存条会涨价成这个样子呢？

测试

手搓MLC颗粒 USB3.0硬盘测试

达墨500G 便携机械硬盘读写测试（使用外接供电）
测试过程中发现一个严重的问题，该硬盘接在本HUB上弹出后，硬盘不会停止旋转，只能断电让其停止，如将该硬盘直接接入电脑，弹出时该硬盘会自动停转，因此认为这个HUB有损坏机械硬盘的可能性，因此复刻时请慎用，本人不对机械硬盘可能的损伤负责

目前发现2和4号下行口的USB2.0无法识别设备，1号和3号口没有问题鼠标键盘手机等都能正常工作（以最靠近主机端的下行口为1号，逆时针计数）暂不清楚为何发生这种情况，前一版没出现这个问题12.28发现单纯是焊接问题，补焊esd管和下游319后解决
2026更新
下面测试的条件为使用雷电四线材接入笔记本电脑的USB3.2 20GBps接口，隔离端使用酷态科10号SE充电头输入，经万用表检查输入电压为12v。测试设备为RTL9210B方案硬盘盒+神舟拆机硬盘（群联PS5015方案）

写入速度略慢，原因不详

日志

11.11 原理图完成
11.16 初版完成
11.17 修改电源结构并重新layout。原电源结构为两颗vrb0505输入并联输出串联，后经过tps62913降压输出后集，并与外部5v进行oring，后来发现在这里低纹波特性并不重要
11.22 立创出bug导致网表丢失，从备份中恢复了这个工程
11.26 隔离电源模块增加CLC滤波器、增加跨接两端的贴片Y电容焊盘，尝试改进EMI性能（尽管手头没有测试仪器），此CLC滤波器并非金升阳推荐的EMI整改电路，金升阳推荐的整改电路似乎需要共模电感或者磁环？
12.06 焊接测试，电源工作没问题，但信号层面仅有USB2.0信号通了，没识别到下游的USB3.0 HUB
12.07 将巴伦拆掉焊接0R测试发现成功识别下游3.0 HUB，读取机械硬盘达到了108MB/S，该硬盘直连电脑可以实现110MB/S的速度。尝试购买4.5G带宽的巴伦进行测试
12.09 发现TPS259533无法防止倒灌电流，导致下游设备带电时会反向给CH319供电，造成下游部分无法成功断电，添加一颗理想二极管尝试解决该问题。此外还发现原来使用的0402 ESD管十分难焊，因此统一替换为TPD4E05系列，尽管这会浪费一些通道
12.10 发现下游配电开关的FAULT为开漏输出、且没有上拉电阻，尽管前一版使用正常，但为保险，添加一颗上拉电阻防止误报过流等事件
决定将理想二极管改为每个下游口一个，防止不同设备之间发生互灌
12.12 使用立创料号C22383429（带宽4.5G）的巴伦变压器替换原3.0信号上的巴伦变压器（带宽3G）发现能成功识别到下游高速HUB，但发现HUB下游外接3.0设备时会不断重启，电源部分始终正常，使用2.0线材强制让3.0设备工作在2.0信号下也正常，认为仍然是巴伦变压器的问题，等待朋友使用其他型号的巴伦进行测试，考虑可能需要带宽达到5GHz的巴伦才可以，立创商城没有同封装5G巴伦，该项目暂时搁置
经群内大佬提醒东科的同步整流管无法工作在直流状态下，因此修改下游防倒灌措施为理想二极管控制器+NMOS，手头有TPN2R703NL若干，但根据手册推荐需要挑选内阻相对更大的MOS，发现NCE3025Q这个型号比较合适。同时由于布局原因放弃了每个接口一路理想二级管的想法
12.17 将USB3.0部分的巴伦修改为立创料号C50327611，重新打板进行测试
12.24 焊接测试，发现完全无法使用，猜测CH319与VL162在搬板过程中损坏
只能怪自己焊接手法不够硬了
焊接过程中发现一个奇怪的事情，我重复焊接了四五次CH319，均无法产生1.2V，后来上下位调换之后立刻成功产生1.2V，也许这个芯片配置过上下位机之后无法调换？ 于12.27发现单纯是焊接问题
12.27 更换了上行的CH319，成功识别到上下游共四个HUB，读取U盘硬盘均正常，证明该拓展坞正常工作（并非完全正常，有两个下行口USB2.0坏掉了，猜测是ESD或者母座焊接有问题，3.0信号全部正常）
12.28 加焊下游esd与319后，下游2.0信号均恢复
12.29 勘误，下游外接诱骗电压为12V，原计划申请9V并使用12V的TVS管，但目前申请12V并未发现问题
2026.2.18 更新速度测试