飛凌干貨丨幫你避開USB VBUS上的“坑”
最近有些客戶自己繪制的板子遇到USB的使用問題，主要表現(xiàn)在USB設(shè)備不識別，VBUS 報錯等。最后分析出的結(jié)果很多都是掉進了USB VBUS設(shè)計上的坑里。所以在這里簡單地分享下USB VBUS設(shè)計注意事項。我們拿AM335x平臺作為例子來說明。
▼先上一張AM335x RM里關(guān)于USB OTG引腳的說明圖
相比其他的平臺，TI的AM335x對VBUS的定義比較特殊，從上圖可以看到USBx_VBUS不再是一個簡單的電源輸入,而是作為USB的電壓檢測輸入，這一點很重要，一會再說。
AM335x采用的是兩路USB OTG控制器。
所謂的OTG，就是USB模塊可以在host模式和device模式之間切換工作。相比早期芯片里的USB HOST控制，OTG控制器不僅在內(nèi)部狀態(tài)機設(shè)計更加復(fù)雜，而且增加了幾路外部信號以及相對應(yīng)的檢測，比如ID腳以及VBUS檢測。但是許多客戶在設(shè)計中，往往都只將關(guān)注點放到了ID腳的處理上，而簡單地認為VBUS處理與USB HOST控制器相同。其實VBUS是一個非常重要的檢測信號，OTG 控制器在USB 設(shè)備識別、HOST 和device模式切換過程中，VBUS都作為一個觸發(fā)開關(guān)來用，而在普通的USB HOST控制器里，VBUS僅僅只是作為供電電源使用。
USB剛一開始連接，會瞬間需要高于500mA的電流。這時如果VBUS的電流供電能力不足，就會在5V上產(chǎn)生跌坑。
▼下圖即為我們?yōu)橐豢蛻襞挪閱栴}時抓到的跌落波形
這個電壓跌落一方面可能會引起USB 設(shè)備工作的異常，另一方面，當(dāng)這個電壓跌落低于4.4V時，AM335x會停止進行下一步的枚舉過程，同時進入到VBUS 錯誤處理（或者叫VBUS過流處理）并輸出相應(yīng)錯誤信息。完成處理后重新開始HOST 或DEVICE工作模式的檢測。
這個跌落的產(chǎn)生很有可能是本身電源電路設(shè)計問題，啟動或插拔設(shè)備時5V電源供電能力不夠。
■ 由于客戶的產(chǎn)品為樣機階段，我們建議優(yōu)化電源設(shè)計，同時在USB_VBUS上按照官方推薦添加120uF的電容。電容的主要目的就是為了在出現(xiàn)跌坑時，有及時放電的過程以保證電壓的穩(wěn)定。
■ 如果不修改電源設(shè)計，這個問題還有一種處理方案，剛剛上面提到了AM335x的VBUS只是電壓檢測而已，并不會過很大的電流，所以只需添加一個RC濾波電路把這個跌落濾除即可，經(jīng)過測試此方案可行，即使外部5V跌落依然存在，但是經(jīng)過RC后到達VBUS上的電壓沒有變化，USB設(shè)備識別正常。
其實如果使用其他的平臺還有另一種方案，AM335X的VBUS閾值電壓是4.4V，是不可以修改的，但是像IMX6系列或者S5P4418這些CPU的VBUS閾值是可以修改的，如果使用類似這些可以調(diào)整閾值的平臺，也可以通過降低閾值來達解決這個問題，不需要改PCB就可以正常使用USB設(shè)備（當(dāng)然這是下策）。
▼下圖為IMX6Q RM中提到的VBUS閾值設(shè)置
USB VBUS的“坑”就先給大家分享到這里，希望對您的設(shè)計和排查問題有一定幫助。
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