i.HUB.4拆解，阿土仔带您认识USB HUB

今天我们来拆解i.HUB.4 USB 2.0 HUB，先来一张全身相





在hub周围有8颗镙丝，拧开以后就直接拆开为三部分：上、下盖和电路板





上图中有个红圈圈住的地方大家仔细看，是贴在上盖上的，再来一张更大的图





这是一块矽胶散热片。在无被动散热的情况下,NEC µpd720114的空载温度大约在36度左右，当处于4port USB 2.0全使用的时候，芯片表面温度超过50度，而这块矽胶散热片将芯片的热量直接带到外盖上，利用铝合金强大的散热能力，能保证在最大功率情况下，芯片温度不超过39度，为整个个HUB的长期稳定工作，尤其在炎炎夏季的长期稳定工作，打下坚实基础！
正面照





从正面照可以看到密密麻麻的元件，用料十足。
最左边能看到的那个小黄豆是钽聚合物电容，大家别小看它，和我们平时见到的那种钽二氧化锰电容可是两回事，下文中我们可以看到详细的差别介绍：


图说钽电容_同是小黄豆_玄机大不同.pdf


再右边一点就是HUB的供电电路，采用TD1410的的DC-DC供电





上图为TD1410的电源效率图，从图可以看出，在绝大部分电流空间里，1410的效率都维持在高达90%以上，相比普通HUB所用的1117的66%的转换率，更节省电能，在相同电流情况下也更能保障下游设备，尤其是移动硬盘的供电！


USBHub分析—电源篇.pdf


附上TD1410和AMS1117电源芯片的数据手册


TD1410.pdf
AMS1117.pdf

在板子的下部，我们可以看见小的暗黄色的贴片电容，这就是我们常说的MLCC（瓷片层积电容）,这种电容具有体积小,超低ESR等优点，缺点就是容量和耐压值上不去，在大容量的应用中是看不到她的身影的，但在小容量低电压领域，那是绝对的王道。


i.HUB.4 USBHub 分析——MLCC

贴片电容的材质规格


我们还可以看见有一类MLCC电容被单独提出来，那就是0402 X7R MLCC,为什么要单一独看这个电容呢，因为我们平时仅会在手机等高端设备中看这个电容的身影，还是一个字，贵。0402的电容在这里是作为滤波用途，由于材质本身的寄生电感、电容的缘故，对于高频信号的滤波，0402相对于0603，体积更小，高频性能更佳，对于处理高速信号的USB 2.0hub，使用0402的电容能更好的滤除高频杂波，得到更纯净的电源，保证芯片的稳定工作。
接下来我们来看看那个磁珠，





上图是电路图中的磁珠，从图上可以看出，磁珠是用来消除数字电源、地到模拟电源、地的数字信号干扰，大家知道，数字信号是简单的0/1信号，可以维持很高频率的稳定传输，但是由于数字信号不断的上升、下降，不断产生对电源的吸、放，这样，在数字电路的电源和地就会相应产生高频的数字信号杂波。如果大家玩过音响就知道，电源里的数字信号的杂波对模拟电路影响极大，一方面，我们可以通过电源和地的布线来被动的消减数字电路对模拟电路的干扰；另一方面，则是利用FB（磁珠）主动的将高频杂波转换为热能从而在模拟电路部分得到纯净的电源，保证模拟部分的正常工作。

在电路板的上部，每个usb接口的后面，我们都能发现一个小小的四脚元件，这就是消除信号中共模干扰的共模扼流器，这个器件最大的好处是在不影响USB的差模信号的情况下，极大限度的消除信号中的共模干扰信号。我们常见的线缆上的磁环和这个功能相似，但由于共模扼流圈在极小的空间中以高密度绕线，相对线缆上的磁环，极大的提高了高频干扰信号的消除能力。

至于中间的NEC µpd720114芯片，大家再熟悉不过了，网上公认的性能和稳定性最佳的芯处，同时150mA的超低功耗也保证设备的低发热和下游设备的供电能力！

现在来看看背面





i.HUB.4完整的设计了ESD和EMI电路，完善的电路保护，纯净的电源，保证外设和HUB的安全和稳定工作！


USB2的EMI和ESD的设计


上图中的双电源切换部分能保证双电源的无缝ns级切换，


i.HUB.4 USBHub分析—双电源切换


另有51nb网友的测试三合USB HUB的文章，摘录于下


双电源切换——51nb网友测试

PPTC电路保证在下游出现过流电流甚至极端的电源短路情况下切断电源，保护电本设备和上游主板的USB端口电路！





i.HUB采用的这种晶振是日本原产的，现在国内还没有厂家能做出这种晶振！

终于写完了，欢迎拍砖，水平有限，还望高手指点！