精通USB 2.0集線器電源管理

來源：賽普拉斯半導體公司  作者：Prajith Cheerakkoda2014年01月25日 10:17

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[導讀] USB集線器不僅可向下游的USB端口提供數據和電源，還允許主機通過軟件對連接到下游端口的設備進行電源管理。USB 2.0集線器系統中的電源分配與管理堪稱決定系統是否完全符合USB規范（2.0版）的主要因素。

關鍵詞：集線器USB 2.0電源管理

　　USB集線器不僅可向下游的USB端口提供數據和電源，還允許主機通過軟件對連接到下游端口的設備進行電源管理。USB 2.0集線器系統中的電源分配與管理堪稱決定系統是否完全符合USB規范（2.0版）的主要因素。

　　電源分配

　　所有連接到USB端口的設備可配置成低功率或高功率，這取決于設備的電壓和電流要求（如表1和表2所示）。

　　首先將所有USB設備枚舉為低功率器件。主機在枚舉完成后檢查設備配置描述符的bMaxPower字段。如果bMaxPower表明該設備屬于高功率，并且可提供相應電源，那么主機會允許將該設備轉為高功率。

　　USB設備可被分為自供電和總線供電。圖1給出了這兩種集線器配置。

　　總線供電集線器系統

　　在這種配置下，集線器的內部工作及其下游端口都由集線器上游端口的VBUS供電。這種配置無需本地電源。

　　在總線供電的系統中，所有下游設備必須是低功率設備。這是因為集線器從上游電源消耗的最大電流為500mA，且集線器自身工作還要使用一部分電流，所以無法將500mA電流完全提供給下游設備。因此，在超過四個端口或下游包含高功率設備的設計中不建議使用總線供電的集線器配置。

　　重要的設計考慮因素

　　● 切勿將兩個總線供電的集線器進行串聯。

　　● 總線供電的集線器無法提供超過100mA的電流，因此不能為其下游端口上連接的集線器供電。

　　● 總線供電的集線器不能為高功率設備進行供電。

　　● 總線供電的集線器要求具有電源開關（如“電源管理”中所述）。

　　自供電集線器系統

　　自供電集線器將來自本地電源的功率分配到其下游端口。這種集線器控制器的功率既可以來自本地電源，也可以來自VBUS。自供電集線器自身工作消耗的最大電流為100mA。通過VBUS 為其USB接口供電的自供電集線器可被稱為混合供電集線器。使用混合供電集線器可區分斷開連接的設備和關閉電源的設備。

　　使用自供電集線器會增加設計的復雜性。USB規范（2.0版）的7.2.1節要求用一種機制來識別VBUS的存在，并相應地為D+/D-上拉電阻進行供電。當 VBUS移除后，設備必須在10秒內關斷D+/D-上拉電阻的電源。違反這一要求可能會引起各種系統故障，而且將無法通過USB合規性測試。一種有文件記錄的故障就是上游設備的復位問題。復位問題可能導致PC冷啟動故障或集線器無法枚舉下游設備。此外，其它故障還包括無法從掛起狀態中正確恢復以及強制其它枚舉設備斷開總線等。混合供電集線器設計則無需進行VBUS監視。

　　重要的設計考慮因素

　　● 自供電集線器需要一種機制來檢查VBUS的存在并相應地驅動D+/D-線路。

　　● 自供電集線器需要為下游端口實現過流保護。

　　● 在具有超過四個下游端口的系統中使用自供電集線器。

　　● 在包含高功率設備的系統中使用自供電集線器。

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