解析一款带以太网口的USB HUB

他山之石可以攻玉。

拆解分析市场上成熟的产品,是很好的学习手段。这些产品都是经过很多工程师、设计师以及营销人员经过长时间努力的结果,无论性价比还是可靠性,都已经得到了市场的验证,其中必然有很多我们值得学习和借鉴的地方。取其精华去其糟粕,下面我们就带着批判的眼光和学习的态度,来拆解分析一款带有以太网口的USB HUB产品。

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这是一款PowerSync的产品(中文名称是“包尔星克”)。侧面有3个USB 2.0接口,顶端有一个有线以太网口。这个产品非常适用于没有以太网口的超薄笔记本电脑,比如Mac Air系列的电脑。

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一根USB 3.0线缆是如何构成的

USB 3.0是一套非常吸引人的协议,其传输速率最高可达5Gbps,是USB 2.0 HighSpeed协议(480Mbps)的10倍以上,并且能够提供至少900毫安的电力,几乎比USB 2.0(500毫安)翻了一番。更重要的是,USB 3.0完全兼容USB 2.0,USB 3.0的设备可以直接用于USB 2.0的主机,USB 2.0的设备也可以直接用于USB 3.0的主机。

根据USB 3.0的标准,其电缆至少由9根独立的导线构成。USB 2.0只有两条信号线,这两条信号线组成一对差分信号线,所以,USB 2.0协议是一个半双工的协议。USB3.0多了两对差分信号,这样USB 3.0就可以用全双工的方式来传输数据。

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我近期测试了一些USB 3.0的电缆,良莠不齐,这里我仅把我认为比较优秀的一条电缆给大家展示一下,大家可以看看USB 3.0的电缆是如何构成的。

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镍氢电池充电原理与实践

镍氢电池的应用非常广泛,其正常放电电压在1.2V左右,比一次性碳性电池和碱性电池(约1.5V)要低一些,但在大多数情况下可以直接使用镍氢电池替换碱性电池,并且在大电流应用场景中(比如相机闪光灯),镍氢电池的性能表现要好于碱性电池。单节镍氢电池的容量与同型号的碱性电池容量差不多。常见的AA镍氢电池容量在1600-2700毫安时之间。

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相比锂电池,完整的镍氢电池的充电过程非常复杂,因为镍氢电池在充电过程中,电压并不是单调上升的,在充电过程末尾,电压居然还有一个下降的过程。大电流充电(快充)还需要对电池的温度进行监测。

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拆解一个廉价读卡器

这个读卡器是在去年双十一的时候,我在Tmall上花5块钱买的,而且还包含运费。这个价格真的让我有一些怀疑人生了,价格战的底线到底在哪里呢?

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当我拿到读卡器的时候,又不禁唏嘘了一番,这个读卡器的做工还可以啊,完全不像一个山寨作坊产品。居然还是金属外壳,还能够支持好多种卡。

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小小的改进 – 大大的方便

不久前我设计制作了一个USB HUB,一直在使用,工作很稳定,但发现一个小问题:USB接口的间距太小,导致一些宽体的USB设备无法使用。于是我重新设计了PCB,将其中一个USB口放到了PCB的另一边,这样USB之间就很宽松了,而且PCB的长度还缩小了大概10%。

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现在就不用担心宽体设备之间的冲突了:

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BQ24075与TPS62560

Ti(德州仪器)的电源芯片产品线非常丰富,可以说是应有尽有。我最近测试了BQ24075与TPS62560两款芯片,前者是带电源路径管理的锂电池充电芯片,后这是适用于单节锂电池的降压型DC-DC转换器,这两款芯片的组合,适用于使用锂电池作为电源且对于效率和体积都有较高要求的产品。

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所谓电源路径管理,简单来说就是:当检测到外部电源接入时,自动对电池进行充电,并使用外部电源作给负载供电,当外部电源撤掉后,自动通过电池对负载进行供电,这些步骤都是自动的,无需人工切换,并且负载无法感知到这样的切换。

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低成本锂电池充电芯片TP4059

貌似现在国产芯片的唯一出路就是低成本。之前我在锂电池充电应用中经常使用的是Microchip出品的MCP73831芯片,近来发现一款超低价位的国产同类芯片TP4059,充电电流最大600mA,采用小巧的SOT23封装,外围电路也很简单,成本只是MCP73831的25%。

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TP4059出自国内厂商南京拓微,从其官网上来看,主要产品线就是锂电池充电芯片,种类很多。官网链接:

http://www.tp-asic.com/te_product_c/0/0.chtml

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DIY充电宝

智能手机时代,充电宝几乎成了人手一个的必需品。说到底,还是因为电池的发展速度没有跟上半导体的发展速度。正是由于这种刚性需求,国内一些芯片厂商开始研发专用的充电宝芯片。FM9603是深圳富满研发的一款充电宝专用芯片,面向中低端产品,使用非常简单,最大充放电电流均为1A,转换效率约90%,可以满足日常使用。

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充电芯片选好了,还得有一个坚固耐用(防爆)的外壳才行。我找到了一款市场上常见的铝合金盒子,尺寸是88x70x38毫米,内部空间很宽裕,可以根据自己的需要放置合适容量的电池。这个盒子是通用产品,没有面向任何产品进行特殊设计,前后面板都是封闭的,要么自己打孔,要么重新定制一个面板。

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基于GL827L芯片的TF读卡器

TF(MicroSD)读卡器应该是很常用的一个小工具,能够让电脑通过USB接口来读写TF卡。目前市场上读卡器的解决方案,大多是基于AU6438芯片或者GL827芯片,两者的物料成本都差不多。我做了一个基于GL827L芯片的读卡器,电路很简单,实际使用速度和可靠性都不错。

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GL827L是台湾厂商Genesys Logic, Inc.的产品,台湾厂商的芯片一般性价比都很高,但技术资料都保密,几乎都不能从官网直接下载,这一点,比起国际大厂德州仪器,不知道差了几条街。

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简化版的USB-UART转换器

之前已经做过一个USB-UART转换器,其能够支持3种电平(5V,3.3V,1.8V),功能非常完善。

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现在我又做了一个简化版:只支持3.3V电平,使用0603的贴片电容电阻,使用TLV1117 LDO,这个LDO可以使用陶瓷电容作为输出滤波电容,无需使用昂贵的钽电容或者极不可靠的电解电容,还有就是使用了Mini USB接口,比Micro USB更加可靠,使用了HC49-US封装的晶振,这种晶振容易买到,并且容易焊接。

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