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HUB双电源设计分析与参数

高工
2025-10-16 19:27:22   被打赏 30 分(兑奖)     打赏

1、了解功能参数

首先来了解一下HUB的一些参数,才方便了解他的功能,具体有哪些功能,才能更好的理解。

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型号是PGM-HB67-150,4个USB3.0 +USB-C供电。

侧面USB3.0连接器及USB-C 5V供电输入口细节。在USB-C口右边还有一个小孔,里面是指示灯。


2、实物拆解分析

内部布局图

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板子上用了四个沉板USB3.0连接器和一个TPYE C连接器,一个USB输入连接线。

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LED指示灯使用EPDM泡棉包围了三个方向,可以更好的导光。


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USB-C 5V供电输入口用的是这种6Pin的Type-C连接器。在CC线上加了下拉电阻和DFN1006封装的ESD二极管,下面的三极管形状的就是电源切换电路。

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三个SI2301,P沟道MOS管。这三个PMOS加上四个电阻,共同构成了一个双电源切换电路。当HUB只通过上行USB接口连接到PC上时,仅由PC进行5V供电,当使用Type-C供电口进行5V供电时,电源切换为Type-C供电,此时切断PC给HUB的5V供电。这个是就是这个电源电路的工作组成与原理。

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双电源切换电路。

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当USBA连接到电脑时,Q1的S极为5V,而Q1的G极通过电阻R20接地此时对于Q1,Vgs=-5V,Q1导通对于Q2,由于存在体二极管,所以5V经过Q2输出,Q2的Vgs=-5V,持续导通对于Q3,由于R19和R21分压之后的电压为Q3栅极电压,接近5V而Q3源极电压也是5V,所以Q3的Vgs接近0V,Q3不导通因此,5V OUT的电源来自USBA-VBUS。

上面是只通过USBA口连接到PC端时,供电回路分析。


各点电压符合前面的分析。

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当USBC也开始供电时,在R20和R18组成的分压回路中,由于R20远大于R1所以对于Q1和Q2的栅极电压都是约等于5V,首先可以得知,Q1不导通。

由于Q1不导通,所以Q1和Q2的D极电压为0V,此时经过R21和R19分压之后的电压也是0V,而这个电压是Q3的栅极电压,所以对于Q3,Vgs=-5VQ3导通

因此,5V_OUT的电源来自USC-VBUS。


当使用PC和外部电源同时对HUB供电时,通过以上分析可以知道,此时Q1不导通,而Q3导通,所以5V_OUT由连接到Type-C口的外部电源进行供电。

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增加USBC_VBUS供电之后,为了方便观察VOUT是由哪一个电源提供供电,我们增加一个10欧的负载,这时候理论上会有500mA的电流共消耗,看一下这个电流是来自哪一个电源。


总结

这款型号为 PGM-HB67-150 的 HUB,有 4 个 USB3.0+USB-C 供电。拆解发现其内部用多个连接器,采用双电源切换电路,由三个 PMOS 和四个电阻构成,能根据不同供电情况自动切换,确保 HUB 稳定供电 。









院士
2025-10-18 15:04:53     打赏
2楼

我一直想拆开这种带外部供电电源的USB扩展坞。学习一下内部设计,

谢谢楼主的分享了


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