通用串行總線收發(fā)器MIC2550及其應(yīng)用
摘要：MIC2550是Micrel公司推出的新型單片通用串行總線收發(fā)器集成電路。該芯片符合通用串行總線（USB）規(guī)范V1.1標準,支持全速12Mb/s操作;MIC2550的功耗特別低,并可在低于2.5V的電壓下正常工作。文章介紹了MIC2550的基本特點、引腳功能、主要參數(shù)和典型應(yīng)用電路。
關(guān)鍵詞：USB 收發(fā)器 接口電路 電源 MIC2550
1 概述
MIC2550是Micrel公司推出的新型單片通用串行總線決器集成電路。該芯片完全符合通用串行總線（USB）的物理層規(guī)范。支持全速12Mb/s和低速1.5Mb/s的雙電源電壓操作。采用電源電壓工作是MIC2550的一個重要特點。正是這一特點,保證了MIC2550能夠使系統(tǒng)中的I/F和I/O信號具有各自獨立的USB電源參考電壓VBUS,從而保證了它們在低于2.5V的電壓時仍可正常工作。這一特點還保證了系統(tǒng)接口可以方便地工作在它的中心電壓上而無需增加緩沖邏輯,同時也減少了整個系統(tǒng)的操作電流。
MIC2550通用串行總線收發(fā)器除具有上述特點外,還具有如下主要特點：
●符合通用串行總線（USB）規(guī)范1.1標準;
●在低于2.5V的電壓下仍可正常工作;
●采用雙電源電壓操作;
●支持全速12Mb/s和低速1.5Mb/s操作;
●具有高低速率選擇引腳,可進行速率選擇中斷;
●功耗特別低。因而在與通用串行總線（USB）接口時,其所必需的懸浮電流很低;
●采用小型14腳TSSOP封裝。
MIC1550通用串行總線收發(fā)器以其諸多優(yōu)點可廣泛應(yīng)用于個人數(shù)字助理（PDA）、筆記本電腦和多功能蜂窩電話等領(lǐng)域。
2 引腳功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)
2.1 引腳功能
MIC2550通用串行總線收發(fā)器采用14腳雙列貼片式TSSOP封裝形式,它的引腳排列如圖1所示。表1所列為各引腳的功能說明。
表1 MIC2550的引腳功能說明
| 引腳號 | 引腳名稱 | 功 能 說 明 |
| 1 | VIF | 系統(tǒng)接口電路電源電壓輸入端。用于確定系統(tǒng)接口信號到邏輯控制器的邏輯電壓電平 |
| 2 | SPD | 速率使能控制輸入端。該腳為高電平時,器件選擇全速率操作;該腳為低電平時,器件選擇低速率操作 |
| 3 | RCV | 系統(tǒng)接口接收數(shù)據(jù)端。系統(tǒng)所要接收的數(shù)據(jù)通過該腳從邏輯控制器傳輸?shù)较到y(tǒng)接口上 |
| 4 | VP | 信號輸入/輸出正極接入端。在系統(tǒng)接口信號連接到邏輯控制器時,如果OE#為邏輯1,則VP端信號為接收器的正向輸出;如果OE#為邏輯0,則VP端信號為驅(qū)動器的正向輸入 |
| 5 | VM | 信號輸入/輸出負極接入端。在系統(tǒng)接口信號連接到邏輯控制器時,如果OE#為邏輯1,則VM端信號為接收器的負向輸出;如果OE#為邏輯0,則VM端信號為驅(qū)動器的負向輸入 |
| 6,13 | NC | 不用端口,通常懸空 |
| 7 | GND | 接地端口 |
| 8 | SUS | 功耗控制選擇端。該腳為高電平時將關(guān)閉內(nèi)部電路以減小電路的電源電流消耗 |
| 9 | OE# | 輸出使能輸入端。用于激活來自于邏輯控制器的系統(tǒng)接口輸入信號。該腳為低電平時可使發(fā)射器向總線發(fā)射數(shù)據(jù);為高時,則使接收器從總線上接收數(shù)據(jù) |
| 10 | D- | USB數(shù)據(jù)串負端 |
| 11 | D+ | USB數(shù)據(jù)串正端 |
| 12 | VTRM | 終止電源輸出端。在3.3V速率時,該端應(yīng)外接一個終止電阻到電源輸出 |
| 14 | VBUS | USB電源電壓輸入端。用來為收發(fā)器提供電源 |
2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)
MIC2550通用串行總線收發(fā)器可用來為不含USB接口的系統(tǒng)和其它外部設(shè)備提供具有USB接口的設(shè)計方案。在低達2.5V時,MIC2550仍可提供滿足USB物理層規(guī)范的正常操作。圖2是MIC2550的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。從圖中可以看出：在VBUS的作用下,MIC2550可以進行穩(wěn)定的收發(fā)操作。而系統(tǒng)電壓VIF則可提供系統(tǒng)數(shù)字I/O線（VP,VM,RCV,OE#,SPD和SUS等）到系統(tǒng)接口的參考電壓。另外,MIC2550還可為USB到系統(tǒng)電源電壓之間提供電源管理。此時的VIF就是系統(tǒng)的主電源。
3 主要參數(shù)[!--empirenews.page--]
3.1 主要工作參數(shù)
MIC2550收發(fā)器的（VBUS）工作電源電壓范圍為4.0～5.25V,通常選用的工作電源電壓（VBUS）為5.0V;而系統(tǒng)接口的I/F電源電壓（VIF）范圍在2.5～3.6V時,一般選用的I/F電源電壓為3.0V。其它主要工作參數(shù)如下：
系統(tǒng)I/F電源電流IIF：1～2μA;
USB電源電流IBUS（正常值）：140μA;
在ITRM為2.5mA時的最小和最大終止電壓分別為3.0V和3.6V;
低電平輸入電壓VIL：≤0.15VIF;
低電平輸出電壓VOL：0.1V;
高電平輸入電壓VIH：≥0.85VIF;
高電平輸出電壓VOH：≥0.9VIF;
輸入電路漏電流IIL：±5μA;
工作溫度范圍：-40～+85℃;
結(jié)溫：160℃。
3.2 極限參數(shù)
MIC2550的主要極限參數(shù)如下：
最大電源電壓：+6.5V;
最小輸入電壓：0.5V;
最大輸入電壓：5.5V;
D+和D-端口最大輸出電流（ID+,ID-）：±50mA;
其余端口最大輸出電流：±15mA;
輸入電流：±50mA;
存儲溫度范圍：-65～150℃。
4 應(yīng)用電路
4.1 收發(fā)使能
MIC2550通用串行總線收發(fā)器利用OE#腳的狀態(tài)來控制芯片的接收和發(fā)送。OE#為1時,芯睡處于接收狀態(tài);而當(dāng)OE#為0時,MIC2550處于發(fā)射狀態(tài)。表2和表3分別列出了接收狀態(tài)和發(fā)射狀態(tài)時MIC2550各輸入和輸出引腳的狀態(tài)。
4.2 應(yīng)用電路
圖3所示是MIC2550的典型應(yīng)用電路。圖中VTRM用來提供速度選擇。在3.3V時的終止電源電壓范圍為±10%。該腳到地之間至少用連接一個0.47μF的去藕電容。該電路選用的電容量為1μF。另外,還應(yīng)在該引腳D+或D-線之間連接一個1.5kΩ的電阻,以分別適應(yīng)全速低速操作。
表2 接收上狀態(tài)時輸入/輸出引腳狀態(tài)
| 輸 入 | 輸 出 | 結(jié) 果 | |||
| VP | VM | D+ | D- | RCV | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | X | SE0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 邏輯0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 邏輯1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | X | 無效 |
表3 發(fā)射狀態(tài)時的輸入/輸出引腳狀態(tài)
| 輸 入 | 輸 出 | 結(jié) 果 | |||
| D+ | D- | VP | VM | RCV | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | X | SE0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 邏輯0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 邏輯1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | X | 無效 |
工作時,如果SUS端為高電平,則電路的功耗將降至最低。而此時如果VTRM保持正常,那么,RCV、VP和VM仍然能使器件保持USB性能。這一特點在器件為接收狀態(tài)時完全可以采用,因為這樣可以在接收等待時將電路的功耗降至最小。
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