Концентратор с питанием от шины USB - более 100 мА на устройство?

Я хотел бы задать довольно конкретный вопрос относительно управления питанием USB.

Прежде всего, я опишу дизайн моего устройства. Это симметричный драйвер сигнальной линии со встроенным аудиокодеком для моей акустической системы DIY. Устройство внутренне разделено на два в основном независимых блока: линейный драйвер с управляющим MCU и аудиокодек (TI PCM2706). Для обоих требуется подключение USB-данных (через FT232R для блока драйвера), и все устройство должно питаться от шины. Два блока будут связаны между собой с помощью USB-чипа-концентратора, что приведет к единственному USB-соединению восходящей линии связи с ПК. Я ожидаю, что потребление ступени драйвера будет между 100 и 200 мА (определенно больше, чем одна единица нагрузки).

Возникает проблема: в соответствии со спецификацией USB концентратор с питанием от шины может обеспечить только один модуль на каждый выходной порт, в то время как отводит максимум 5 устройств от входного порта. Я хотел бы знать, что бы сделал концентратор, если бы я запросил два модуля через FT232 для этапа драйвера. Верхний предел в 5 блоков не будет достигнут (1 единица для концентратора, 1 единица для кодека и два для драйвера), поэтому компьютер должен быть физически способен подавать этот ток.

Что касается чипа-концентратора, я проверял http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tusb2036.pdf . Есть опция «группового» режима питания, это поможет? Или чип просто отказался бы предоставить два блока водителю? И в этом случае, есть ли грязный обходной путь?

Мне известно о требовании, чтобы устройства высокой мощности также потребляли максимум 100 мА во время подсчета; это не проблема, так как FT232 может включить драйвер сразу после перечисления. Концентратор включит стадии независимо также.

Надеюсь, я изложил свою проблему достаточно ясно и спасибо за ваше время заранее :)

ОБНОВИТЬ:

Я провел еще несколько исследований на чипе TUSB2036. Защита от перегрузки по току может быть отключена с помощью контакта / OCPROT. Затем концентратор сообщает корневому контроллеру, что он не может обнаружить превышение тока. В техническом паспорте есть предупреждение, что защита по OC требуется по спецификации USB 2.0 - для меня это не важно, мне нужен только 1.1 Full-speed. Корневой концентратор ПК должен затем подать ИМО 500 мА на все устройство. Таким образом, я мог установить для FT232 драйвера только 100 мА, и концентратор никогда бы не узнал, превысил ли я предел (конечно, учитывая 500 мА от ПК). Может кто-нибудь сказать, может ли это работать?

Насколько я понимаю, ваш дизайн состоит в том, что все устройство находится на одной печатной плате, находится в одном корпусе и подключено к хосту одним кабелем USB. Вы встроили концентратор в PCB, чтобы оба устройства могли обмениваться данными с ПК. Следующий ответ будет зависеть от этих предположений: если он состоит из нескольких отдельных устройств, соединенных отсоединяемыми кабелями, это меняет дело.

В этом случае я предлагаю вам просто сконфигурировать концентратор для перечисления в качестве мощного устройства и распределить полученные 500 мА среди всей платы. Интересно, что пример схемы TI для группового порта показывает все устройства, соединенные вместе, даже при использовании их ИС управления питанием:

Входящая линия электропитания 5 В (выделена синим цветом, так как это одна из двух сетей, которая нас интересует на этой сложной схеме), подключена к ИС управления питанием TPS2041 (достаточно подробное описание, это действительно просто FET, который отключается, когда он обнаруживает 500 мА передаваемого тока). Однако каждый из входов закорочен вместе, и каждый из выходов также закорочен вместе, а затем распределен на каждый из нижестоящих портов (сеть показана красным).

По сути, они обеспечивают защиту от перегрузки по току для всех нижестоящих секций в одной микросхеме. У них нет возможности определить, есть ли у них три блока малой мощности (100 мА), один блок высокой мощности или два блока малой мощности и один блок 300 мА. Все эти варианты являются приемлемыми на основе этого эталонного дизайна. Вы написали:

В соответствии со спецификацией USB, концентратор с питанием от шины может обеспечить только один модуль на каждый выходной порт при одновременном использовании не более 5 модулей ...

но, чтобы непосредственно ответить на ваш вопрос, этот дизайн от Texas Instruments (член группы USB и основной разработчик) показывает, что вам нужно только гарантировать, что общий ток составляет менее 5 единиц.

Чтобы решить вашу проблему, укажите в правилах (взяты из отличного USB в двух словах ):

Функции с питанием от шины высокой мощности получают всю ее мощность из шины и не могут получать более одной нагрузки на единицу, пока не будут сконфигурированы, после чего она может потреблять 5 единичных нагрузок (макс. 500 мА), если об этом попросят в своем дескрипторе.

Если вы можете гарантировать, что ваша ступень драйвера не начнет потреблять ток, пока устройство не будет настроено (что может быть столь же просто, как временная задержка в хост-контроллере), вы можете просто соединить все вместе. Поскольку вся ваша схема находится на одной печатной плате и не имеет доступных для пользователя нисходящих портов, вы, вероятно, также можете опустить TPS2041 и просто спроектировать систему так, чтобы в любом состоянии не потребовалось более 500 мА тока.

Другое преимущество перечисления в качестве устройства большой мощности - улучшенные характеристики входного напряжения. Если вы перечислили устройство с низким энергопотреблением, хост должен выдавать только 4,40 В на входном порте (который будет ниже на вашем устройстве из-за сопротивления кабеля). Если вы перечислили устройство высокой мощности, спецификация гарантирует, что вы получите 4,75 В, что, скорее всего, будет в пределах рабочего диапазона любых компонентов 5 В, которые вы можете использовать.

Я разработал доску вокруг этого центра.

В моем приложении это разрешало доступ к FT232 и FT245.

Если все находится на вашей собственной печатной плате, я бы порекомендовал вам просто полностью игнорировать все системы защиты от сверхтока. В конце концов, если что-то на вашей печатной плате выходит из строя, все это должно работать, поэтому создание устройства, способного справиться с частичным отказом, является своего рода спорным вопросом.

В моей ситуации я связал TUSB, чтобы запросить полные 500 мА и отключить защиту от перегрузки по току, и просто запустил все прямо с USB 5.0v. Я достиг этого, заставив концентратор сообщать о том, что он подключен к автономному хосту.

Я сделал пару плат без каких-либо реальных проблем, так что это кажется вполне выполнимой стратегией. Он также использовался на нескольких разных компьютерах, поэтому я чувствовал себя довольно уверенно, используя его как есть.

Конечно, если речь идет о производственном устройстве, а не о личном проекте или тестовом жгуте (что и есть в моем случае), это совсем другая проблема.

(См. Примечание на схеме)

Для чего бы это ни стоило, вы можете довольно ужасно злоупотреблять большинством современных USB-портов без особых проблем. Многие из них могут обеспечить гораздо большую мощность, чем 500 мА, на которые они рассчитаны, без особых проблем.
Кроме того, большинство из них (все, что я тестировал, за исключением некоторых ноутбуков ) с радостью предоставят полные 500 мА без устройства для перечисления вообще.

Тем не менее, это зависит от материнской платы к материнской плате, в зависимости от того, как устроен USB-хост. Ваш пробег может варьироваться.

Может быть немного грязно: TUSB2036 позволяет выбирать порт нисходящего потока (p3 NPINT1-0 установлен в 10). Затем подключите ваше устройство к двум (физическим) портам, чтобы вы могли подключить 2 устройства параллельно.