USB 버스 전원 공급 허브-장치 당 100mA 이상?

USB 전원 관리에 관해 매우 구체적인 질문을하고 싶습니다.

우선, 장치의 디자인을 간략하게 설명하겠습니다. DIY 스피커 시스템 용 오디오 코덱이 내장 된 대칭 신호선 드라이버입니다. 이 장치는 내부적으로 두 개의 독립적 인 블록으로 제어됩니다 : 제어 MCU가있는 바로 라인 드라이버와 오디오 코덱 (TI의 PCM2706). 둘 다 USB 데이터 연결이 필요하며 (드라이버 블록의 경우 FT232R을 통해) 전체 장치에 버스 전원이 공급되어야합니다. 두 블록은 USB 허브 칩으로 서로 연결되어 PC에 단일 업 링크 USB 연결을 생성합니다. 드라이버 스테이지의 소비는 100에서 200mA 사이 (한 개 이상의로드 단위) 일 것으로 예상됩니다.

USB 사양에 따르면, 버스 전원 공급 허브는 다운 스트림 포트 당 최대 하나의 장치를 제공하는 동시에 업스트림에서 최대 5 개의 장치를 그릴 수 있습니다. 드라이버 스테이지에 FT232를 통해 두 대의 장치를 요청하면 허브가 어떻게해야하는지 알고 싶습니다. 5 개 단위 업스트림 제한에 도달하지 않으므로 (허브 1 개, 코덱 1 개, 드라이버 2 개) 컴퓨터가 실제로 해당 전류를 공급할 수 있어야합니다.

허브 칩의 경우 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tusb2036.pdf를 확인했습니다 . "갱단"전원 공급 모드 옵션이 있는데 이것이 도움이 되겠습니까? 아니면 칩이 운전자에게 두 개의 유닛을 부여하는 것을 거부할까요? 그리고이 경우 더러운 해결 방법이 있습니까?

열거하는 동안 고전력 장치가 최대 100mA를 소비해야한다는 요구 사항을 알고 있습니다. FT232가 열거 직후에 드라이버를 켤 수 있기 때문에 문제가되지 않습니다. 허브는 스테이지를 독립적으로 켤 것입니다.

내 문제가 충분히 명확하고 시간 내 주셔서 감사합니다 :)

최신 정보:

TUSB2036 칩에 대해 좀 더 연구했습니다. 과전류 보호는 / OCPROT 핀으로 끌 수 있습니다. 그런 다음 허브는 루트 컨트롤러에 과전류를 감지 할 수 없다고보고합니다. 데이터 시트에 USB 2.0 사양에 따라 OC 보호가 필요하다는 경고가 있습니다. 이것은 중요하지 않습니다. 1.1 전속 만 필요합니다. 그러면 PC의 루트 허브는 IMO가 전체 장치에 500mAmps를 공급해야합니다. 따라서 드라이버의 FT232를 100mA 만 요구하도록 설정할 수 있었으며 허브는 내가 한계를 초과했는지 여부를 알 수 없었습니다 (물론 PC의 500mA를 존중 함). 누군가 이것이 이것이 효과가 있는지 알 수 있습니까?

설계에 대한 이해는 전체 장치가 단일 PCB에 있고 단일 인클로저 내에 있으며 단일 USB 케이블로 호스트에 연결되어 있다는 것입니다. 두 장치가 PC와 통신 할 수 있도록 허브를 PCB에 통합했습니다. 다음 답변은 분리 가능한 케이블로 연결된 여러 개의 개별 장치로 만들어진 경우 상황을 변경하는 경우 이러한 가정에 달려 있습니다.

이 경우 허브를 고전력 장치로 열거하고 전체 보드간에 500mA를 공유하도록 간단히 구성하는 것이 좋습니다. 흥미롭게도 TI의 갱 포트 샘플 회로도는 전원 관리 IC를 사용하는 경우에도 서로 연결된 모든 장치를 보여줍니다.

들어오는 5V 전원 공급 장치 라인 (이 복잡한 회로도에 관심이있는 두 개의 그물 중 하나이기 때문에 파란색으로 강조 표시됨)은 TPS2041 전원 관리 IC (관대 한 설명, 실제로는 FET입니다) 500mA의 전류가 흐르고 있음을 감지합니다. 그러나 각 입력이 함께 단락되고 각 출력도 함께 단락 된 다음 각 다운 스트림 포트 (순으로 표시된 그물)에 분배됩니다.

기본적으로 단일 IC의 모든 다운 스트림 섹션에 대해 과전류 보호를 수행하고 있습니다. 3 개의 저전력 (100mA) 장치, 단일 고전력 장치 또는 2 개의 저전력 장치 및 1 개의 300mA 장치가 있는지 여부를 감지 할 방법이 없습니다. 이러한 모든 옵션은이 레퍼런스 디자인에 따라 허용됩니다. 당신은 썼습니다 :

USB 사양에 따르면 버스 전원 공급 허브는 다운 스트림 포트 당 하나의 장치 만 제공하는 동시에 최대 5 개의 장치를 그릴 수 있습니다 ...

그러나 귀하의 질문에 직접 대답하기 위해 Texas Instruments (USB 그룹 구성원 및 주요 구현 자)의이 설계는 총 전류가 5 개 미만임을 보증하기 만하면됩니다.

문제를 해결하기 위해 규칙 상태 ( 간단한 문서 의 우수한 USB에서 가져옴 ) :

고전력 버스 전원 공급 기능은 버스에서 모든 전력을 끌어 당겨 구성 될 때까지 하나 이상의 장치로드를 끌어 올 수 없으며, 디스크립터에서이를 요청하면 5 개의 장치로드 (최대 500mA)를 배출 할 수 있습니다.

장치가 구성 될 때까지 (호스트 컨트롤러에서 시간이 지연되는 것처럼 간단 할 수 있음) 드라이버 스테이지가 전류를 그리기 시작하지 않도록하려면 모든 것을 함께 연결하면됩니다. 전체 회로가 단일 PCB에 있고 사용자가 액세스 할 수있는 다운 스트림 포트가 없기 때문에 TPS2041을 그대로두고 어떤 상태에서도 500mA 이상의 전류가 필요하지 않도록 시스템을 설계 할 수 있습니다.

고전력 장치로 열거 할 경우 얻을 수있는 또 다른 이점은 향상된 입력 전압 사양입니다. 저전력 장치로 열거 한 경우 호스트는 업스트림 포트에서 4.40V 만 생성하면됩니다 (케이블 저항으로 인해 장치에서 더 낮아짐). 고전력 장치로 열거 한 경우이 사양은 4.75V를 보장하므로 사용중인 5V 구성 요소의 작동 범위 내에있을 가능성이 높습니다.

나는 그 허브 주위에 보드를 디자인했습니다.

내 응용 프로그램에서 FT232 및 FT245에 대한 액세스를 허용했습니다.

모든 것이 자신의 PCB에 있다면 전체 과전류 보호 시스템을 완전히 무시하는 것이 좋습니다. 결국, PCB에 문제가 발생하면 모든 것이 작동해야하므로 장치가 부분 고장을 처리 할 수있게하는 것은 일종의 문제입니다.

제 상황에서 TUSB를 연결하여 전체 500mA를 요청하고 과전류 보호를 비활성화하고 USB 5.0v에서 모든 것을 바로 실행했습니다. 허브가 업스트림 호스트에 자체 전원 공급되는 것으로보고하도록함으로써이를 달성했습니다.

나는 실제 문제없이 두 개의 보드를 만들었으므로 완벽하게 실행 가능한 전략으로 보입니다. 또한 여러 다른 컴퓨터에서 사용되었으므로 그대로 사용하는 것이 좋습니다.

물론 이것이 프로덕션 장치가 아닌 개인 프로젝트이거나 테스트 하네스 (내 경우에는) 인 경우 완전히 다른 문제입니다.

(회로도 참고 참고)

가치가있는 것에 대해, 너무 많은 문제없이 대부분의 최신 USB 포트를 종종 끔찍하게 남용 할 수 있습니다. 많은 사람들이 별다른 문제없이 정격 500mA보다 훨씬 많은 전력을 공급할 수 있습니다.
또한, 대부분의 (내가 테스트 한 모든 랩톱 제외 )는 장치를 전혀 열거하지 않고도 500ma 전체를 행복하게 공급할 것입니다.

그러나 이는 USB 호스트 설계 방식에 따라 마더 보드마다 다릅니다. 귀하의 마일리지가 다를 수 있습니다.

약간 더러울 수 있습니다. TUSB2036은 다운 스트림 포트 선택을 허용합니다 (p3 NPINT1-0을 10으로 설정). 그런 다음 장치를 두 개의 (물리적) 포트에 연결하여 2 개의 장치를 병렬로 그릴 수 있습니다.