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低成本7端口USB2.0扩展坞

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简介

基于Terminus FE2.1的7端口USB2.0扩展坞,自带供电接口

简介:基于Terminus FE2.1的7端口USB2.0扩展坞,自带供电接口

开源协议

CC BY-NC-SA 3.0

(未经作者授权,禁止转载)
创建时间:2023-11-05 11:29:49更新时间:2024-01-04 10:16:19

描述

【2024.01.03更新】添加了外壳的3D设计文件

B站大佬@wenhao_question绘制了这个扩展坞的3D外壳模型并交付了3D打印,目前两个样品实测效果良好。模型文件已经上传至附件,名称为“Model.stl”;同时也更新了几张带有外壳的照片。

 

大概两年前用同一套方案做了一个USB2.0扩展坞,但由于当时经验不足,导致制作效果不是很好;同时由于最近步入高二,课业任务愈发紧张,没有充足的时间完成大项目。因此,我利用课间时间重新修改了上一版的原理图,用专业版再次绘制了PCB,就有了今天这个扩展坞。

一般的主流电脑主板(例如我的MAG B550M Mortar Wi-Fi是4个)只有2-6个后置USB2.0接口。这对于玩电子的人来说十分不友好,比如说我插个键盘、鼠标、打印机和示波器主板上就没空间了,前置空闲一个口插U盘,另外一个口插个DAPLink,整个电脑的自带USB2.0资源就枯竭了。有的时候可以使用PCIe外扩USB2.0;但是对于大部分的M-ATX主板来说,PCIe只用来扩USB,甚至还是2.0,是一个十分浪费资源的操作。那如何解决USB资源不足的问题呢?

对于电脑来说,电脑上的所有USB接口都属于CPU和PCH的“USB主机”(USB Host)。这就意味着根据USB总线协议规定,每个接口理论上一共可以级联3个USB扩展器。我们在不考虑级联的情况下,每个USB接口都外扩7个接口,这样的可用资源也会显著增加。这样一个低成本的扩展坞对于需要连接大量诸如下载器和串口监视器等低速外设的电子佬来说十分友好。

这个扩展坞采用USB-C接口输入,CC全部配置为Rd下行模式。这就意味着使用含有CC线芯的USB CtoC线缆可以连接含有D+和D-数据线的任意USB主机(包括MacBook)。注意,苹果iPad等原装的1米CtoC线只有CC线芯,没有USB2.0的D+和D-线芯,所以无法使用,只能用来充电。1.8米的那款是可以用的。这个扩展坞还装备了一个DC输入接口,输入范围4.5V-17V,能输出峰值5A的5V Bus电压给7个端口上的设备同时供电,防止C口的负载过大。C口附近设计了防反灌、防反接和尖峰吸收电路,所有USB电路也配备了TVS二极管,电源芯片附近也放置了自恢复保险丝,防止意外情况的发生。一颗电源指示灯在有效连接后便会亮起,指示扩展坞工作正常。7个下行端口采用USB-A接口,拥有最强的适用性。

其他详细的介绍内容和制作教程已经制作成长达40分钟的教学视频发布于B站,喜欢的小伙伴可以来捧捧场。下方展示几组成品图片。传送门:https://www.bilibili.com/video/BV1Zp4y1Z7b6/

 

装好外壳的效果:

 

设计图

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

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