Texas Instruments ISOUSB111隔离式USB中继器是一款符合USB 2.0标准的电气隔离式中继器，支持全速 (12Mbps) 和低速 (1.5Mbps) 信号传输速率。该器件支持自动速度检测和连接以及上拉/下拉反射，能够实现插入式USB集线器、链路电源管理、外设、主机和电缆隔离。该器件支持自动角色互换：如果连接断开后在上行端口上检测到新的连接，则上行和下行端口定义将会调换。这一功能使得该器件能够支持Type-C双角色端口 (DRP) 和USB On-The-Go (OTG) 实现。该器件采用二氧化硅 (SiO 2 ) 绝缘隔栅，耐压高达5000V RMS ，工作电压为1500V RMS 。将该器件与隔离式电源一起使用，可提供高压保护并防止总线的噪声电流进入本地接地。Texas Instruments ISOUSB111器件可用于基本和增强型隔离。它支持-40°C至+125°C宽环境温度范围，并采用标准SOIC-16 (16-DW) 封装和更小型的SSOP-16 (16-DWX) 封装。

数据手册：*附件：Texas Instruments ISOUSB111隔离式USB中继器数据手册.pdf

特性

• 符合USB 2.0标准
• 支持低速 (1.5Mbps) 和全速 (12Mbps) 信号传输
• 自动连接和速度检测
• 支持L1（睡眠）和L2（暂停）低功耗状态
• 支持USB On-The-Go (OTG) 和Type-C®双角色端口 (DRP) 设计的自动角色交换
• 高CMTI (100kV/µs)
• VBUS电压范围：4.25V至5.5V
  • 3.3V内部LDO
• 符合CISPR32 B类辐射限制
• 环境温度范围：–40°C至+125°C
• 16-SOIC和16-SSOP封装选项
• 安全相关认证
  • 7071VPK VIOTM和2121VPK V IORM （增强型和基本型选项），符合DIN EN IEC 60747-17标准 (VDE 0884-17)
  • 符合UL 1577标准且长达1分钟的5000VRMS隔离
  • IEC 62368-1、IEC 60601-1和IEC 61010-1认证
  • CQC、CSA和TUV认证
  • 完成16-SOIC认证；计划16-SSOP认证

功能框图

德州仪器ISOUSB111隔离式USB中继器技术解析

一、产品概述与核心特性

ISOUSB111是德州仪器(TI)推出的一款全/低速隔离式USB 2.0中继器，采用先进的二氧化硅(SiO2)隔离屏障技术，具有以下突出特性：

• ‌兼容性‌：完全符合USB 2.0规范，支持低速(1.5Mbps)和全速(12Mbps)信号传输
• ‌智能检测‌：自动速度检测和连接状态识别
• ‌电源管理‌：支持L1(睡眠)和L2(挂起)低功耗状态
• ‌角色反转‌：支持USB On-The-Go(OTG)和Type-C双角色端口(DRP)设计
• ‌高隔离性能‌：CMTI达100kV/μs，工作电压1500VRMS
• ‌宽温工作‌：环境温度范围-40°C至125°C

二、关键电气参数

1. 隔离特性

参数	值	单位
隔离等级	增强型	-
浪涌隔离电压	12800V	VPK
隔离额定值	5000V	VRMS
隔离工作电压	1500V	VRMS

2. 电源特性

• 输入电压范围：4.25V至5.5V(VBUS)
• 内置3.3V LDO稳压器
• 静态电流：
  • 全速模式：典型15.3mA(接收侧)
  • 挂起模式：低至1.07mA(上游侧)

三、封装与引脚配置

ISOUSB111提供两种封装选项：

1. ‌ SOIC-16(DW) ‌：10.30mm × 7.50mm
2. ‌ SSOP-16(DWX) ‌：5.85mm × 7.50mm

关键引脚功能：

• ‌VBUS1/VBUS2‌：电源输入(4.25-5.5V)
• ‌V3P3V1/V3P3V2‌：3.3V电源(内部LDO输出或外部输入)
• ‌ UD+/UD- ‌：上游端口数据线
• ‌ DD+/DD- ‌：下游端口数据线
• ‌PIN‌：上游上拉使能控制

四、典型应用设计

1. 隔离主机/集线器设计

• 使用SN6505隔离DC-DC转换器供电
• 上游侧连接3.3V本地电源
• 下游侧利用USB VBUS供电(需120μF电容满足USB规范)
• 推荐布局：
  • D+/D-走线保持90Ω差分阻抗
  • 顶层放置0.1μF去耦电容靠近V3P3Vx引脚
  • 添加ESD保护二极管(PESD5V0C1USF)

2. 自供电隔离外设

• 上游侧利用USB VBUS供电
• 下游侧连接3.3V本地电源
• VBUS总电容需<10μF(符合外设规范)
• 建议在连接器附近放置100nF瞬态抑制电容

五、安全认证与可靠性

ISOUSB111已通过多项国际安全认证：

• ‌VDE‌：符合DIN EN IEC 60747-17(VDE 0884-17)
• ‌UL‌：1577组件认证(5000VRMS)
• ‌CSA‌：符合IEC 61010-1/IEC 62368-1
• ‌CQC/TUV‌：符合GB 4943.1/EN 61010-1

可靠性数据：

• 绝缘寿命预测：1500VRMS下169年
• 工作温度范围：-40°C至125°C
• ESD防护：±2000V(HBM,DW封装)

六、设计资源推荐

1. ‌评估模块‌：ISOUSB111EVM
2. ‌参考设计‌：
   • 隔离Type-C DRP实现方案
   • 医疗设备USB隔离接口
3. ‌应用手册‌：
   • 《数字隔离器设计指南》
   • 《优化功率级布局提升EMI性能》
4. ‌配套器件‌：
   • SN6505变压器驱动器
   • PESD5V0C1USF ESD保护二极管