工商网监 © 2020 立创EDA 版权所有
基于GL3520的USB3.0集线器
2个月前简介：基于GL3520的USB3.0集线器
开源协议: GPL 3.0
描述
本项目在立创EDA《暑期训练营》活动中被评为优秀奖
作者：zhqsoft
基于GL3520的USB3.0集线器
GL3520是一个4端口、低功耗和可配置的集线控制器，兼容USB 3.0规范。
板载4路USB3.0标准接口，
1个USB3.1typec数据输入接口，
1个USBtypec6pin外部电源输入，
通过电源路径管理来切换供电，
4路USB输出均带有独立电源开关和自恢复保险。
初次上电USB电源输出为禁止状态，只有按键开启输出。避免了由于接触不好等问题造成的存储设备频繁通断电导致存储单元出错。
进度跟踪：
焊接完成，单键开关功能正常，外置电源路径切换正常，USB2.0信号正常。
发现的问题：
接驳3.0设备信号后完全无反应。静态电流会在无反应的设备移除后比之前大20mA左右。
找遍全网看到的基本都是这不能接3.0设备的问题。
2层板基本放弃3.0布线了。问题应该还是阻抗匹配的原因。
BOM
| ID | Name | Designator | Footprint | Quantity |
|---|---|---|---|---|
| 1 | WST2339 | Q1,Q2,Q3,Q4 | SOT-23-3_L2.9-W1.3-P1.90-LS2.4-BR | 4 |
| 2 | 680R | R1,R3,R23 | R0402 | 3 |
| 3 | 1M | R2 | R0402 | 1 |
| 4 | 39k | R5 | R0402 | 1 |
| 5 | 30k | R4 | R0402 | 1 |
| 6 | 100k | R6,R12,R13 | R0402 | 3 |
| 7 | NC | R7,R31 | R0402 | 2 |
| 8 | 5.1k | R10 | R0402 | 1 |
| 9 | 51k | R11 | R0402 | 1 |
| 10 | 10k | R14,R17,R19,R21,R33,R35,R26,R22 | R0402 | 8 |
| 11 | 4.7k | R15,R16,R18,R20 | R0402 | 4 |
| 12 | 510k | R32 | R0402 | 1 |
| 13 | 2k | R24,R25,R27,R34 | R0402 | 4 |
| 14 | 27k | R28 | R0402 | 1 |
| 15 | 1k | R29 | R0402 | 1 |
| 16 | 75k | R30 | R0402 | 1 |
| 17 | HR810 | U4,U5,U6,U7 | SOT-23-6_L2.9-W1.6-P0.95-LS2.8-BR | 4 |
| 18 | LED-0603_R | LED5 | LED0603_RED | 1 |
| 19 | 25MHz | X1 | OSC-SMD_4P-L3.2-W2.5-BL | 1 |
| 20 | 2.2uH | L1 | IND-SMD_L3.0-W3.0 | 1 |
| 21 | U231-091N-3GRC10-5 | USB1,USB2,USB3,USB4 | USB-A-TH_U231-091N-3GRC10-5 | 4 |
| 22 | 10uf | C14,C15,C18,C39 | C0603 | 4 |
| 23 | ORH-G36G | LED6 | LED0603-R-RD | 1 |
| 24 | TYPE-C-31-M-16 | USB6 | TYPE-C-SMD_TYPE-C-31-M-16 | 1 |
| 25 | BL8028CB5TR | U1 | SOT-23-5_L3.0-W1.7-P0.95-LS2.8-BR | 1 |
| 26 | AON7401 | Q9,Q8,Q5,Q6 | PDFN-8_L3.3-W3.3-P0.65-BL | 4 |
| 27 | 100uF | C29 | CAP-SMD_L3.5-W2.8-R-RD | 1 |
| 28 | CN302 | U8 | SOT-23-6_L2.9-W1.6-P0.95-LS2.8-BL | 1 |
| 29 | M3铜柱 | TP4,TP3,TP2,TP1,TP5,TP6 | M3铜柱 | 6 |
| 30 | KEY | SW1,SW2,SW3,SW4 | SW-SMD_L4.0-W2.9-P4.15-EH | 4 |
| 31 | 47uf | C21,C24,C26,C28 | TC3216-A | 4 |
| 32 | TP2028-3.3YN5G | U3 | SOT-23-5_L3.0-W1.7-P0.95-LS2.8-BL | 1 |
| 33 | 0603L050YR | F1,F2,F3,F4,F5 | F0603 | 5 |
| 34 | SMFJ5.0A | D2 | SOD-123_L2.8-W1.8-LS3.7-RD | 1 |
| 35 | GL3520-22 | U2 | QFN-64_L8.0-W8.0-P0.40-BL-EP | 1 |
| 36 | U262-241N-4BV60 | USB5 | USB-C-SMD_U262-241N-4BV60 | 1 |
| 37 | LED-0603_G | LED1,LED2,LED3,LED4 | LED0603_GREEN | 4 |
| 38 | B5819WS | D1 | SOD-323_L1.8-W1.3-LS2.5-RD | 1 |
| 39 | AO3401 | Q7 | SOT-23-3_L3.0-W1.7-P0.95-LS2.9-BR | 1 |
| 40 | 22pf | C1,C2 | C0402 | 2 |
| 41 | 0.1uf | C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9,C10,C11,C12,C17,C22,C23,C25,C27,C30,C31,C32,C33,C34,C35,C38,C40,C41,C42,C43,C44,C45,C37,C36 | C0402 | 30 |
| 42 | 1uf | C13,C19,C20 | C0402 | 3 |
| 43 | NC | C16 | C0402 | 1 |
| 44 | 1nf | C51 | C0402 | 1 |
| 45 | M25P40-VMN6TPB | U9 | SO-8_L4.9-W3.9-P1.27-LS5.9-BL | 1 |
展开
工程成员
10
立创EDA公众号
deskl0
@zhqsoft 这就不知道了, 可能是固件问题也可能是pcb问题. 双层板做这种高速信号阻抗的确不好控制
zhqsoft
@deskl0 够呛了。依旧不能识别。2层板貌似影响因素很多。不光是线宽线距的问题。
zhqsoft
@Colin2020 R23用680R就不会亮了。
Colin2020
主电源输入时，LED6为什么会点亮
deskl0
@zhqsoft 使用与上次计算相同的模型和PCB基板参数, 大约差分阻抗85.7-89Ω, 这也在usb3.0要求的90Ω±10%要求之内. 若将差分线宽度改为8-9mil可以进一步提升阻抗匹配度.(8mil时89.2-92Ω)
除此之外建议您看一下JLC的制造能力, 我不确定10mil的孔是否超出工艺能力
zhqsoft
@deskl0 已做修改，可否帮我计算下现在的数据布线是否合理
xiangyang0926
很强大！！！！！！！！1
deskl0
@zhqsoft 可以加过孔，但是建议紧邻差分过孔加一对接地过孔
zhqsoft
@deskl0 好的，能帮忙画一下么。阻抗线实在不会。这边的一组数据肯定是要穿板的。不然不能链接座子。实在不知道怎么链接太难了
deskl0
接上条：板材厚度1.6mm，双面铺地
deskl0
楼主您好：我用差分线共面波导模型算了一下。按照JLC给出的数据计算得出：
线宽8mil，线间距5mil，线到地平面5mil
这一配置理论上可以达到89-92Ω的差分阻抗，差分线沿路一定要多打接地孔！楼主可以试一下。
另外我看了您的工程，差分线是不符合阻抗要求的。按照您的设计应当也是构成差分线共面波导，经计算差分阻抗在106-109Ω。这是不符合USB 3.0规范的。
如有不周望多指教。
PS：计算参数
共面波导差分线模型
双层板
FR4介电常数4.2-4.7
铜厚1oz（35um）
阻焊层介电常数 3.8
阻焊层厚度10-15um
地线宽度100mil（也就意味着你必须良好接地，一定多打接地孔）
red_bean
等成功就开始打板制作
zhqsoft
@Lucheni 是的，应该是差分线原因。目前只能识别到2.0状态
Lucheni
所以这块板子还是有bug的状态吗
zhqsoft
@xiaoquana 嗯。因为没接触过3.0.。做了两版凉凉。现在第三版强行差分等长。等板子到了测试。
一开始以为3.0不那么高要求，想着就算不等长也就是不稳定，起码能识别上行3.0.。实际才发现上行连识别都识别不了。
xiaoquana
usb3.0的rx和tx信号线走线必须等长吧并且必须在同一层，中间不能过孔，不然会影响阻抗，阻抗不匹配接3.0的设备就没反应。我看你的信号线都是没有等长并且有过孔的。貌似立创现阶段还做不了usb3.0的hub，因为没法做信号线等长和阻抗匹配。
zhqsoft
@Cresent 输出么？固件配置文件里好像是可以设置交换的。应该不影响。颠倒只是为了布线简单。成品HUB里也是用到交换接法的
Cresent
usb3.0的接口布线错了（5和6引脚，8和9引脚），看看usb3.0接口标准吧。
LoveTomb
评论成功，等待后台内容审核!
ycj123
usb3.0的bug啥时候能修复呀