Microchip Technology USB2534D USB 2.0高速4端口集线器控制器是OEM可配置MTT（多事务转换器），具有适用于Intel Thunderbolt和嵌入式USB应用的高级特性。USB2534D完全符合USB 2.0规范和USB 2.0链路电源管理附录，将作为全速集线器或全速/高速集线器连接到上游端口。4端口集线器在所有启用的下行端口上支持全速、低速和高速（如果作为高速集线器运行）下行设备。

数据手册：*附件：Microchip Technology USB2534D USB 2.0高速4端口集线器控制器数据手册.pdf

Microchip USB2534D专门优化用于高性能和最低BOM成本是关键设计条件的嵌入式系统。此外，USB端口上所需的所有电阻器，包括D+和D-引脚上的所有串联终端和上拉/下拉电阻器均集成到集线器中。

USB2534D有助于上游电池充电器检测和下游电池充电。USB2534D集成电池充电器检测电路采用USB-IF电池充电 (BC1.2) 检测方法，适用于大多数Apple^®^ 设备。这些电路会检测USB充电器的连接和类型，并提供中断输出，以指示可通过串行接口从器件的状态寄存器读取充电器信息。

特性

• 4端口 USB 2.0集线器控制器，用于Intel Thunderbolt应用
• USB-IF电池充电器版本1.2支持上行和下行端口(DCP、CDP、SDP)
• 为苹果器件提供电池充电支持
• FlexConnect：下行端口1能够与上行端口互换，允许可作为主设备的设备控制集线器上的其他设备
• USB转I²C™桥接端点支持
• 支持USB链路电源管理 (LPM)
• SUSPEND（“挂起”）引脚，用于向主机发出远程唤醒指示
• 供应商特定消息 (VSM) 支持
• 可通过单个串行I²C EEPROM、OTP或SMBus从端口提供增强型OEM配置选项
• 36引脚 (6mm x 6mm) SQFN封装，符合RoHS指令

框图

USB2534D USB 2.0高速4端口集线器控制器技术解析

一、产品概述

Microchip Technology的USB2534D是一款高性能USB 2.0 Hi-Speed 4端口集线器控制器，专为嵌入式USB应用设计。该器件完全符合USB 2.0规范，支持低功耗运行和OEM可配置特性，特别适用于需要高性能和最小BOM成本的嵌入式系统。

‌主要特性亮点‌：

• 支持两种工作模式：
  • ‌ 1x4模式（主机交换） ‌：1个上行端口+4个下行端口
  • ‌ 2x3模式（主机共享） ‌：2个上行端口*+3个下行端口（*同一时间仅1个上行端口激活）
• 支持USB-IF电池充电规范1.2版本（DCP/CDP/SDP）
• 支持Apple设备充电
• FlexConnect功能：允许下行端口1与上行端口交换
• USB转I2C桥接端点支持
• USB链路电源管理（LPM）支持
• 厂商特定消息（VSM）支持

二、关键技术创新

1. 多模式架构设计

USB2534D提供两种创新的工作模式配置：

• ‌1x4模式‌：传统5端口集线器配置（1上4下），支持FlexConnect功能
• ‌2x3模式‌：专为Thunderbolt应用优化，支持双主机共享3个下行端口

这种灵活架构使其成为Thunderbolt扩展坞、LCD显示器、多功能USB外设等应用的理想选择。

2. 先进的电源管理

器件集成了多项电源管理创新：

• ‌MultiTRAK™技术‌：每端口独立事务转换器（TT），确保全速数据传输一致性
• 低功耗运行模式
• 完整的电源管理，支持单独或分组控制每个下行端口的电源
• 内置自供电或总线供电内部默认设置
• 集成3.3V和1.2V电压调节器

3. 信号完整性增强技术

• ‌PortSwap‌：可配置的差分对信号交换，优化PCB布局
• ‌ PHYBoost™ ‌：可编程的USB收发器驱动强度，恢复信号完整性
• ‌ VariSense™ ‌：可编程的USB接收器灵敏度，适应不同系统环境

三、典型应用场景

USB2534D特别适合以下应用领域：

1. ‌Thunderbolt扩展坞和显示器‌
2. ‌LCD显示器和电视‌
3. ‌多功能USB外设‌
4. ‌PC主板‌
5. ‌嵌入式系统‌

在Thunderbolt应用中，其2x3模式可实现双主机共享3个下游端口的灵活配置，而FlexConnect功能则允许动态切换上游端口，为系统设计提供极大灵活性。

四、技术细节解析

1. 电池充电支持

USB2534D提供全面的电池充电解决方案：

• ‌上游端口‌：支持BC1.2检测方法和Apple设备检测
• ‌下游端口‌：每个端口可独立配置支持以下充电模式：
  • DCP（专用充电端口）
  • CDP（充电下行端口）
  • SDP（标准下行端口）

充电检测电路集成在芯片中，可识别多种充电器类型，并通过中断输出通知系统。

2. FlexConnect功能详解

这一创新功能允许物理端口1与上游端口交换角色，通过FLEX_IN引脚控制：

• ‌在1x4模式下‌：可实现传统集线器或FlexConnect配置
• ‌在2x3模式下‌：专为双主机共享设计

典型连接方式是将FLEX_IN引脚连接到系统控制GPIO，实现主机角色的动态切换，特别适合需要主机/设备角色互换的应用场景。

3. 配置选项

USB2534D提供多种配置途径：

• 通过SMBus/I2C接口在线配置
• 通过OTP（一次性可编程）存储器固化配置
• 通过USB接口使用VSM（厂商特定消息）配置

Microchip提供MPLAB Connect编程工具，可方便地完成所有配置工作，包括：

• USB描述符编程
• 电池充电参数设置
• 端口电气特性配置
• OTP编程

五、封装与电气特性

• ‌封装‌：36引脚SQFN（6x6mm），符合RoHS标准
• ‌工作温度‌：
  • 商业级：0°C至+70°C
  • 工业级：-40°C至+85°C
• ‌电源要求‌：单3.3V供电（集成3.3V和1.2V稳压器）
• ‌功耗‌：
  • 运行模式：典型65mA（1个HS设备）至155mA（4个HS设备）
  • 挂起模式：典型320μA

六、设计建议

1. ‌PCB布局‌：
   • 充分利用PortSwap功能优化USB差分对布线
   • 确保电源去耦电容靠近器件放置
   • 接地焊盘必须通过过孔阵列连接到地平面
2. ‌配置策略‌：
   • 对固定配置建议使用OTP编程
   • 对需要动态调整的参数使用SMBus接口
   • 电池充电功能可根据端口需求独立启用
3. ‌信号完整性‌：
   • 根据实际系统环境调整PHYBoost和VariSense设置
   • 对长距离或 captive cable应用适当提高接收灵敏度