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USB扩展
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USB扩展

简介

一款高性能工业级USB 2.0扩展坞。采用双芯片级联拓扑,支持单口物理开关、LED状态指示及全方位安全防护。特设高性能前级升压稳压系统,支持Type-C与DC多路独立辅助供电。

简介:一款高性能工业级USB 2.0扩展坞。采用双芯片级联拓扑,支持单口物理开关、LED状态指示及全方位安全防护。特设高性能前级升压稳压系统,支持Type-C与DC多路独立辅助供电。
复刻成本:15

开源协议

CC BY-NC-SA 4.0

创建时间:2026-03-18 09:01:27更新时间:2026-07-06 10:06:21

描述

本项目是一款专为发烧友、嵌入式开发者及工业多设备互联场景设计的高性能 7口 USB 2.0 扩展坞(USB Hub)
成本低,防护性好。
电路采用双 4-Port Hub 芯片级联架构(3+4 模式),将单路 Type-C 输入完美扩展为 7 路稳健的 USB-A 输出接口。在保证信号完整性的同时,项目重点在电源线损补偿、单口独立防护和多电源冗余输入上进行了全方位的发烧级设计。

⚡ 核心亮点:动态线损补偿与高性能升压系统(重点)

在传统的 USB Hub 设计中,当外接大电流设备或多口满载时,由于 PCB 走线、开关、保险丝以及防倒灌二极管的内阻,往往会导致严重的电压跌落(甚至降至 4.7V 以下),从而引发外设(如移动硬盘、4G/5G 模块、高性能无线网卡)频繁掉线。

为了彻底解决这一痛点,本项目在电源前级引入了高性能 Boost 升压稳压拓扑网络(U5 主控 + L1 电感 + D4 续流肖特基二极管):

  • 稳定 5.1V 输出:通过精密的反馈电阻环路,升压电路会主动将主供电网络 VBUS 持续、稳定地锁死在 5.1V - 5.2V 之间。

  • 无惧单口大电流输出:在单个 USB 端口需要较强的输出电流能力时,升压系统能实时响应,动态补偿整个供电路径上的压降。扣除防倒灌二极管与自恢复保险丝的固有压降后,最终到达 USB 接口的电压刚好稳稳保持在标准、安全的 5.0V 黄金电压区间,从根本上杜绝了带载掉线问题。

🛡️ 完善的单口独立硬件防护

为了确保主设备(电脑/主机)的安全以及各个下行端口之间的完全隔离互不干扰,7 个 USB-A 输出口均配备了完整的防护“豪華套餐”:

  • 独立物理控制:每个端口均配有贴片/插脚物理拨动开关,无需拔插即可手动切断或开启指定设备。

  • 独立状态指示:各路配置专属状态 LED 灯,工作通断状态一目了然。

  • 双重复合防护:每路独立串联自恢复保险丝(防短路及过流保护)与防倒灌二极管(肖特基封装,有效防止外部设备反向倒灌电流,保护主板)。

  • 纯净电源纹波:每路输出端均并联了 100uF 大容量超低 ESR 贴片电容,具备极佳的滤波纹波表现。

🔌 供电与灵活使用建议

本 Hub 设计了极具弹性的冗余供电方案,电路共支持三种电源输入通路:

  1. USB1 (Type-C 数据/主供电):常规使用下,兼顾数据传输与基本供电。

  2. USB7 (Type-C 辅助供电):纯电源输入接口,不走数据。

  3. DC1 (DC 圆孔插座):支持外接高质量 5V 电源适配器。

💡 使用建议:

  • 当仅连接鼠标、键盘、U 盘等常规低功耗外设时,直接连接主 Type-C 接口即可正常工作。

  • 如果接入的设备较多(如多路同时挂载),或者单口连接了移动硬盘、大功率开发板、4G 模块等对供电要求极高的强电流设备,强烈建议通过额外的 Type-C 辅助供电口(USB7)或 DC 口(DC1)进行外部独立供电,以发挥本扩展坞的最大性能,确保系统在多路满载下的绝对稳定。

设计图

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3D模型

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装配体1.STEP
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