HD3SS3220 是一款具有 USB 超高速 (SS) 2:1 多路复用器的 DRP 端口控制器。该器件为实现 USB Type-C 的生态系统提供通道配置 (CC) 逻辑和 5V VCONN 电源。HD3SS3220 可配置为下行端口 (DFP)、上行端口 (UFP) 或双角色端口 (DRP),因此非常适合任何应用。
根据 Type-C 规范,HD3SS3220 在 DRP 模式下会交替将自身配置为 DFP 或 UFP。CC 逻辑块通过监视 CC1 和 CC2 引脚上的上拉或下拉电阻,以确定何时连接了 USB 端口以及其端口角色。连接 USB 端口后,CC 逻辑还将确定电缆方向并相应地配置 USB SS 多路复用器。最后,CC 逻辑将分别在 DFP 和 UFP 模式下广播或检测 Type-C 电流模式(默认、中等或高)。
集成的多路复用器具有出色的动态特性,可在信号眼图衰减最小的情况下实现转换,并且附加抖动极少。尽管 RX 和 TX 通道的共模电压不同,但是该器件的开关路径会部署自适应共模电压跟踪功能,确保两通道相同。
器件型号 | 封装 | 封装尺寸(标称值) |
---|---|---|
HD3SS3220 | VQFN RNH (30) | 2.50mm x 4.50mm |
HD3SS3220I |
Date Letter Revision History Changes Intro HTMLC (May 2017)to RevisionD (September 2020)
Date Letter Revision History Changes Intro HTMLB (September 2016)to RevisionC (May 2017)
Date Letter Revision History Changes Intro HTMLA (August 2016)to RevisionB (September 2016)
Date Letter Revision History Changes Intro HTML* (December 2016)to RevisionA (August 2016)
引脚 | I/O | 说明 | |
---|---|---|---|
名称 | 编号 | ||
CC2 | 1 | I/O | Type-C 配置通道信号 2 |
CC1 | 2 | I/O | Type-C 配置通道信号 1 |
CURRENT_MODE | 3 | I | 三电平输入引脚,用以在 GPIO 模式下指示 DFP(或 DRP 下的 DFP)模式下的电流广播。在 UFP 模式下不用考虑。提供了在没有 I2C 的情况下广播更高电流的灵活性。该引脚具有 250K 的内部下拉电阻。 L – 低 – 默认值 – 900mA M – 中(在 PCB 上安装 500K 至 VDD5)– 1.5A H – 高(在 PCB 上安装 10K 至 VDD5)– 3A |
端口 | 4 | I | 三电平输入引脚,用以指示端口模式。当 HD3SS3220 的 ENn_CC 置为低电平且 VDD5 处于活动状态时,对该引脚的状态进行采样。在 I2C_SOFT_RESET 后也会对该引脚进行采样。 H - DFP(如果需要 DFP 模式,则上拉至 VDD5) NC - DRP(如果需要 DRP 模式,则保持未连接) L - UFP(如果需要 UFP 模式,则下拉或接至 GND) |
VBUS_DET | 5 | I | 5V - 28V VBUS 输入电压。VBUS 检测可确定 UFP 连接。系统 VBUS 和 VBUS_DET 引脚之间需要一个 900K 外部电阻器。 |
TXp | 6 | I/O | 主机/设备 USB 超高速差分信号 TX 正极 |
TXn | 7 | I/O | 主机/设备 USB 超高速差分信号 TX 负极 |
VCC33 | 8 | P | 3.3V 电源 |
RXp | 9 | I/O | 主机/设备 USB 超高速差分信号 RX 正极 |
RXn | 10 | I/O | 主机/设备 USB 超高速差分信号 RX 负极 |
DIR | 11 | O | Type-C 插头方向。开漏输出。 为了使器件正常运行,必须安装一个上拉电阻(即 200K)。 |
ENn_MUX | 12 | I | 多路复用器的低电平有效使能端: L - 正常运行, H - 关断。 |
GND | 13、28 | G | 地 |
RX1n | 14 | I/O | Type-C 端口 - USB 超高速差分信号 RX1 负极 |
RX1p | 15 | I/O | Type-C 端口 - USB 超高速差分信号 RX1 正极 |
TX1n | 16 | I/O | Type-C 端口 - USB 超高速差分信号 TX1 负极 |
TX1p | 17 | I/O | Type-C 端口 - USB 超高速差分信号 TX1 正极 |
RX2n | 18 | I/O | Type-C 端口 - USB 超高速差分信号 RX2 负极 |
RX2p | 19 | I/O | Type-C 端口 - USB 超高速差分信号 RX2 正极 |
TX2n | 20 | I/O | Type-C 端口 - USB 超高速差分信号 TX2 负极 |
TX2p | 21 | I/O | Type-C 端口 - USB 超高速差分信号 TX2 正极 |
ADDR | 22 | I | 三电平输入引脚,用以指示 I2C 地址或 GPIO 模式: H(连接到 VDD5)- I2C 启用,I2C 7 位地址为 0x67。 NC - GPIO 模式(I2C 禁用) L(连接到 GND)- I2C 启用,I2C 7 位地址为 0x47。 如果需要高电平配置,ADDR 引脚应上拉至 VDD5 |
INT_N/OUT3 | 23 | O | INT_N/OUT3 是双功能引脚。 当用作 INT_N 时,该引脚在 I2C 控制模式下是开漏输出,并且是低电平有效中断信号,用于指示 I2C 寄存器的变化。 用作 OUT3 时,该引脚用于在 GPIO 模式下进行音频附件检测: H - 未检测, L - 检测到音频附件连接。 |
VCONN_FAULT_N | 24 | O | 开漏输出。检测到 VCONN 过流时置位低电平。 |
SDA/OUT1 | 25 | I/O | SDA/OUT1 是双功能引脚。 启用 I2C(ADDR 引脚为高电平或低电平)时,该引脚是 I2C 通信数据信号。 当处于 GPIO 模式(ADDR 引脚为 NC)时,该引脚是开漏输出,用于在器件处于 UFP 模式时传达 Type-C 电流模式检测: H – 检测到默认 (900mA) 电流模式, L – 检测到中 (1.5A) 或高 (3A) 电流模式。 |
SCL/OUT2 | 26 | I/O | SCL/OUT2 是双功能引脚。 当 I2C 启用时(ADDR 引脚为高电平或低电平),该引脚是 I2C 通信时钟信号。 当处于 GPIO 模式(ADDR 引脚为 NC)时,该引脚是开漏输出,用于在器件处于 UFP 模式时传达 Type-C 电流模式检测: H – 检测到默认或中等电流模式, L – 检测到高电流模式。 |
ID | 27 | O | 开漏输出。当端口是供电端 (DFP) 或用作供电端 (DFP) 的双角色 (DRP) 时,如果 CC 引脚检测到器件连接,则置为低电平。 |
ENn_CC | 29 | I | CC 控制器的使能信号。使能端为低电平有效。 |
VDD5 | 30 | P | 5V 电源 |
散热焊盘 | - | - | 散热焊盘必须连接到 GND,请参阅散热焊盘连接技术 (SLMA002)。 |
最小值 | 最大值 | 单位 | ||
---|---|---|---|---|
5V 电源电压 | VDD5 | –0.3 | 6 | V |
3.3V 电源电压 | VCC33 | –0.3 | 4 | V |
控制引脚 | ADDR、PORT、ID、INT_N/OUT3、ENn_CC、SDA/OUT1、SCL/OUT2 | –0.3 | VDD5 +0.3 | V |
CC1、CC2 | –0.3 | 6 | V | |
ENn_MUX、DIR | –0.3 | VCC33 +0.3 | V | |
VBUS_DET | –0.3 | 4 | V | |
超高速差分信号引脚 | [RX/TX] [p/n]、[RX/TX][2/1][p/n] | –0.3 | 2.5 | V |
存储温度,Tstg | -65 | 150 | °C |
最小值 | 标称值 | 最大值 | 单位 | ||
---|---|---|---|---|---|
VDD5 | 5V 电源电压范围 | 4.5(1) | 5.5 | V | |
VCC33 | 3.3V 电源电压范围 | 3 | 3.6 | V | |
VDD | I2C(SDA、SCL)引脚的电源电压范围 | 1.65 | 3.6 | V | |
VDD5(ramp) | VDD5 电源斜坡时间 | 25 | ms | ||
V(diff) | 高速信号引脚差分电压 | 0 | 1.8 | VPP | |
V(cm) | 高速信号引脚共模电压 | 0 | 2 | V | |
TA | 自然通风/环境工作温度范围 (HD3SS3220) | 0 | 70 | °C | |
TA | 自然通风/环境工作温度范围 (HD3SS3220I) | –40 | 85 | °C | |
V(BUS) | 通过 900K 电阻器的系统 V(BUS) 输入电压 | 4 | 5 | 28 | V |
C(BULK) | VCONN 上的大容量电容。仅当 VCONN 打开时。VCONN 关闭时断开连接。应置于 VDD5 上。 | 10 | 200 | µF | |
R(p_ODext) | 开漏 IO 上的外部上拉电阻器(OUT1、OUT2、INT/OUT3、ID、VCONN_FAULT_N 和 DIR 引脚) | 200 | kΩ | ||
R(p_TLext) | 三电平输入外部上拉电阻(PORT 和 ADDR 引脚) | 4.7 | kΩ | ||
R(p_15A) | 用以广播 1.5A 的外部上拉电阻(CURRENT_MODE 引脚) | 500 | kΩ | ||
R(p_3A) | 用以广播 3A 的外部上拉电阻(CURRENT_MODE 引脚) | 10 | kΩ | ||
R(p_i2c_ext) | I2C 总线上的外部上拉电阻 (可能为 4.7K 或更高。列出了标称值) | 2.2 | kΩ | ||
R(VBUS) | VBUS_DET 引脚上的外部电阻器 | 880 | 900 | 910 | kΩ |
热指标(1) | HD3SS3220 | 单位 | |
---|---|---|---|
RNH (VQFN) | |||
30 引脚 | |||
RθJA | 结至环境热阻 | 60.9 | °C/W |
RθJC(top) | 结至外壳(顶部)热阻 | 50.4 | °C/W |
RθJB | 结至电路板热阻 | 22.8 | °C/W |
ψJT | 结至顶部特征参数 | 1.7 | °C/W |
ψJB | 结至电路板特征参数 | 22.6 | °C/W |
RθJC(bot) | 结至外壳(底部)热阻 | 12.1 | °C/W |
参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
---|---|---|---|---|---|---|
功耗 | ||||||
I(ACTIVE) | 工作模式下的电流消耗 - CC 控制器和 SS 多路复用器均开启 | ENn_CC/Mux = L | 0.7 | 0.9 | mA | |
ICC | 工作模式下的电流消耗 - CC 控制器开启,SS 多路复用器关闭 | ENn_CC = L,ENn_Mux = H | 0.2 | mA | ||
I(SHUTDOWN) | 关断模式下的电流消耗 | ENn_CC/Mux = H | 5 | µA | ||
CC 引脚 | ||||||
R(CC_DB) | 处于电池无电模式下的下拉电阻。 | 4.1 | 5.1 | 6.1 | kΩ | |
R(CC_D) | 处于 UFP 或 DRP 模式时的下拉电阻。 | 4.6 | 5.1 | 5.6 | kΩ | |
V(UFP_CC_USB) | 当配置为 UFP 且 DFP 正在广播默认电流源能力时,用于检测 DFP 连接情况的电压电平。 | 0.25 | 0.61 | V | ||
V(UFP_CC_MED) | 当配置为 UFP 且 DFP 正在广播中等 (1.5A) 电流源能力时,用于检测 DFP 连接情况的电压电平。 | 0.7 | 1.16 | V | ||
V(UFP_CC_HIGH) | 当配置为 UFP 且 DFP 正在广播高 (3A) 电流源能力时,用于检测 DFP 连接情况的电压电平。 | 1.31 | 2.04 | V | ||
V(DFP_CC_USB) | 当配置为 UFP 且正在广播默认电流源能力时,用于检测 UFP 连接情况的电压电平。 | 1.51 | 1.6 | 1.64 | V | |
V(DFP_CC_MED) | 当配置为 UFP 且正在广播 1.5A 电流源能力时,用于检测 UFP 连接情况的电压电平。 | 1.51 | 1.6 | 1.64 | V | |
V(DFP_CC_HIGH) | 当配置为 UFP 且正在广播 3A 电流源能力时,用于检测 UFP 连接情况的电压电平。 | 2.46 | 2.6 | 2.74 | V | |
V(AC_CC_USB) | 当配置为 DFP 且正在广播默认电流源能力时,用于检测有源电缆连接情况的电压电平。 | 0.15 | 0.2 | 0.25 | V | |
V(AC_CC_MED) | 当配置为 DFP 且正在广播 1.5A 电流源能力时,用于检测有源电缆连接情况的电压电平。 | 0.35 | 0.4 | 0.45 | V | |
V(DFP_CC_HIGH) | 当配置为 DFP 且正在广播 3A 电流源能力时,用于检测有源电缆连接情况的电压电平。 | 0.75 | 0.8 | 0.84 | V | |
ICC(DEFAULT_P) | 在 DFP 或 DRP 模式下运行时的默认模式上拉电流源。 | 64 | 80 | 96 | µA | |
ICC(MED_P) | 在 DFP 或 DRP 模式下运行时的中等 (1.5A) 模式上拉电流源。 | 166 | 180 | 194 | µA | |
ICC(HIGH_P) | 在 DFP 或 DRP 模式下运行时的高 (3A) 模式上拉电流源。 | 34 | 330 | 356 | µA | |
3 电平输入引脚:PORT、ADDR、ENn_CC 和 CURRENT_MODE | ||||||
VIL | 低电平输入电压 | 0.4 | V | |||
VM | 中电平(悬空)电压(PORT、ADDR 和 CURRENT_MODE 引脚) | 0.28 x VDD5 | 0.56 x VDD5 | V | ||
VIH | 高电平输入电压 | VDD5 - 0.3 | VDD5 | V | ||
IIH | 高电平输入电流 | 20 | 20 | µA | ||
IIL | 低电平输入电流 | -10 | 10 | µA | ||
IID(LKG) | ID 引脚上的漏电流 | VDD5 = 0V,ID = 5V | 10 | µA | ||
R(pu) | 内部上拉电阻(PORT 和 ADDR 引脚) | 588 | kΩ | |||
R(pd) | 内部下拉电阻(PORT 和 ADDR 引脚) | 1.1 | MΩ | |||
R(pd_CURRENT) | 内部下拉电阻(CURRENT_MODE 引脚) | 275 | kΩ | |||
R(ENn_CC) | 内部上拉电阻(ENn_CC 引脚) | 1.1 | MΩ | |||
输入引脚:ENn_MUX | ||||||
VIL | 低电平输入电压 | 0.3 x VCC33 | V | |||
VIH | 高电平输入电压 | 0.7 x VCC33 | V | |||
IIH | 高电平输入电流 | -1 | 1 | µA | ||
IIL | 低电平输入电流 | -1 | 1 | µA | ||
开漏输出引脚:OUT1、OUT2、INT_N/OUT3、ID、VCONN_FAULT_N、DIR | ||||||
VOL | 低电平数字输出电压 | IOL=-1.6 mA | 0.4 | V | ||
I2C–SDA/OUT1、SCL/OUT2 可在 1.8/3.3V (±10%) 电压下运行(1) | ||||||
VIH | 高电平输入电压 | 1.05 | V | |||
VIL | 低电平输入电压 | 0.4 | V | |||
VOL | 低电平输出电压(开漏) | IOL=-1.6 mA | 0.4 | V | ||
VBUS_DET IO 引脚(连接到系统 VBUS 信号) | ||||||
V(BUS_THR) | VBUS 阈值范围 | 2.95 | 3.3 | 3.8 | V | |
RVBUS | VBUS 和 VBUS_DET 引脚之间的外部电阻器 | 855 | 887 | 920 | kΩ | |
R(VBUS_DET_INT) | VBUS_DET 引脚上的内部下拉电阻 | 95 | kΩ | |||
VCONN | ||||||
RON | VCONN 功率 FET 的导通电阻 | 1.25 | Ω | |||
V(TOL) | VCONN 功率 FET 上的电压容差 | 5.5 | V | |||
V(pass) | 通过 VCONN 功率 FET 的电压 | 5.5 | V | |||
I(VCONN) | VCONN 电流限制。高于该值时,VCONN 将断开连接 | 225 | 300 | 375 | mA | |
多路复用器高速性能参数 | ||||||
IL | 差分插入损耗 | f = 0.3Mhz | -0.43 | dB | ||
f = 2.5Ghz | -1.07 | |||||
f = 5Ghz | -1.42 | |||||
BW | 带宽 | 8 | Ghz | |||
RL | 差分回波损耗 | f = 0.3Mhz | -27 | dB | ||
f = 2.5Ghz | -9 | |||||
f = 5Ghz | -9 | |||||
OIRR | 差分关断隔离 | f = 0.3Mhz | -79 | dB | ||
f = 2.5Ghz | -23 | |||||
f = 5Ghz | -20 | |||||
XTALK | 差分串扰 | f = 0.3Mhz | –89 | dB | ||
f = 2.5Ghz | -34 | |||||
f = 5Ghz | –30 | |||||
RON | 导通电阻 | 8 | Ω |
最小值 | 标称值 | 最大值 | 单位 | ||
---|---|---|---|---|---|
I2C(SDA、SCL) | |||||
tSU:DAT | 数据设置时间 | 100 | ns | ||
tHD:DAT | 数据设置时间 | 10 | ns | ||
tSU;STA | SCL 到启动条件的建立时间 | 0.6 | µs | ||
tHD,STA | (重复)启动条件到 SCL 的保持时间 | 0.6 | µs | ||
tSU:STO | STOP 条件的设置时间 | 0.6 | µs | ||
tVD;DAT | 数据有效时间 | 0.9 | µs | ||
tVD;ACK | 数据有效确认时间 | 0.9 | µs | ||
tBUF | STOP 与 START 状态之间的总线空闲时间 | 1.3 | µs | ||
fSCL | SCL 时钟频率;本地 I2C 控制的 I2C 模式 | 400 | ns | ||
tr | SDA 和 SCL 信号的上升时间 | 300 | ns | ||
tf | SDA 和 SCL 信号的下降时间 | 300 | ns | ||
CBUS_100KHZ | 以 ≤ 100KHz 运行时,每个总线线路的总容性负载 | 400 | pF | ||
CBUS_400KHZ | 以 400KHz 运行时,每个总线线路的总容性负载. | 100 | pF | ||
SS MUX | |||||
tPD | 开关传播延迟请参阅图 6-3 | 80 | ps | ||
tSW_ON | DIR 至开关打开的开关时间,请参阅图 6-2 | 0.5 | µs | ||
tSW_OFF | DIR 至开关关闭的开关时间,请参阅图 6-2 | 0.5 | µs | ||
tSK_INTRA | 差分对内输出偏斜,请参阅图 6-3 | 5 | ps | ||
tSK_INTER | 差分对间输出偏斜,请参阅图 6-3 | 20 | ps | ||
上电时序 | |||||
tENnCC_HI | VDD5 和 VCC33 电源均稳定后,ENn_CC 为高电平。请参阅图 7-3。 | 2 | ms | ||
tVDD5V_PG | VDD5 在 VCC33 之前稳定。请参阅图 7-2。 | 2 | ms |
USB Type-C 生态系统的运行采用可翻转的小型连接器和可逆电缆。鉴于连接器的性质,需要使用一种方案来确定连接器方向。还需要使用其他方案来确定 USB 端口连接时间、USB 端口角色(DFP、UFP、DRP)并传送 Type-C 电流能力。根据 USB Type-C 规范,可以在 CC 引脚上实现这些方案。HD3SS3220 提供配置通道 (CC) 逻辑,用于确定 USB 端口的连接/分离、角色检测、电缆方向和 Type-C 电流模式。HD3SS3220 还包含多种特性,例如提供 VCONN 电源、音频和调试附件模式、Try.SRC 和 Try.SNK DRP 配置,因此适用于 USB 2.0 或 USB 3.1 的供电端、受电端或双角色应用。
HD3SS3220 集成了 USB 3.0/3.1 SS/SS+ 多路复用器,需要进行双通道 2:1 切换来处理电缆翻转。CC 控制器确定电缆的方向并控制多路复用器选择。该器件还将此方向信号作为 GPIO 信号 DIR 提供,在系统中用于提高灵活性和实现必要功能。
Type-C 规范定义了用于连接端口的多种电缆、插头和插座。HD3SS3220 支持所有电缆、插座和插头。HD3SS3220 器件不支持任何需要通过 CC 线路进行 USB 电力输送 (PD) 通信的 USB 功能,例如电子标识或交替模式。