通用串行总线收发器MIC2550及其应用

摘要：MIC2550是Micrel公司推出的新型单片通用串行总线收发器集成电路。该芯片符合通用串行总线（USB）规范V1.1标准,支持全速12Mb/s操作;MIC2550的功耗特别低,并可在低于2.5V的电压下正常工作。文章介绍了MIC2550的基本特点、引脚功能、主要参数和典型应用电路。

    关键词：USB 收发器 接口电路 电源 MIC2550

1 概述

MIC2550是Micrel公司推出的新型单片通用串行总线决器集成电路。该芯片完全符合通用串行总线（USB）的物理层规范。支持全速12Mb/s和低速1.5Mb/s的双电源电压操作。采用电源电压工作是MIC2550的一个重要特点。正是这一特点,保证了MIC2550能够使系统中的I/F和I/O信号具有各自独立的USB电源参考电压VBUS,从而保证了它们在低于2.5V的电压时仍可正常工作。这一特点还保证了系统接口可以方便地工作在它的中心电压上而无需增加缓冲逻辑,同时也减少了整个系统的操作电流。

MIC2550通用串行总线收发器除具有上述特点外,还具有如下主要特点：

●符合通用串行总线（USB）规范1.1标准;

●在低于2.5V的电压下仍可正常工作;

●采用双电源电压操作;

●支持全速12Mb/s和低速1.5Mb/s操作;

●具有高低速率选择引脚,可进行速率选择中断;

●功耗特别低。因而在与通用串行总线（USB）接口时,其所必需的悬浮电流很低;

●采用小型14脚TSSOP封装。

MIC1550通用串行总线收发器以其诸多优点可广泛应用于个人数字助理（PDA）、笔记本电脑和多功能蜂窝电话等领域。

2 引脚功能和内部结构

2.1 引脚功能

MIC2550通用串行总线收发器采用14脚双列贴片式TSSOP封装形式,它的引脚排列如图1所示。表1所列为各引脚的功能说明。

表1 MIC2550的引脚功能说明

引脚号 引脚名称 功    能    说    明 1 VIF 系统接口电路电源电压输入端。用于确定系统接口信号到逻辑控制器的逻辑电压电平 2 SPD 速率使能控制输入端。该脚为高电平时,器件选择全速率操作;该脚为低电平时,器件选择低速率操作 3 RCV 系统接口接收数据端。系统所要接收的数据通过该脚从逻辑控制器传输到系统接口上 4 VP 信号输入/输出正极接入端。在系统接口信号连接到逻辑控制器时,如果OE#为逻辑1,则VP端信号为接收器的正向输出;如果OE#为逻辑0,则VP端信号为驱动器的正向输入 5 VM 信号输入/输出负极接入端。在系统接口信号连接到逻辑控制器时,如果OE#为逻辑1,则VM端信号为接收器的负向输出;如果OE#为逻辑0,则VM端信号为驱动器的负向输入 6,13 NC 不用端口,通常悬空 7 GND 接地端口 8 SUS 功耗控制选择端。该脚为高电平时将关闭内部电路以减小电路的电源电流消耗 9 OE# 输出使能输入端。用于激活来自于逻辑控制器的系统接口输入信号。该脚为低电平时可使发射器向总线发射数据;为高时,则使接收器从总线上接收数据 10 D- USB数据串负端 11 D+ USB数据串正端 12 VTRM 终止电源输出端。在3.3V速率时,该端应外接一个终止电阻到电源输出 14 VBUS USB电源电压输入端。用来为收发器提供电源

2.2 内部结构

MIC2550通用串行总线收发器可用来为不含USB接口的系统和其它外部设备提供具有USB接口的设计方案。在低达2.5V时,MIC2550仍可提供满足USB物理层规范的正常操作。图2是MIC2550的内部结构原理图。从图中可以看出：在VBUS的作用下,MIC2550可以进行稳定的收发操作。而系统电压VIF则可提供系统数字I/O线（VP,VM,RCV,OE#,SPD和SUS等）到系统接口的参考电压。另外,MIC2550还可为USB到系统电源电压之间提供电源管理。此时的VIF就是系统的主电源。

3 主要参数

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　　3.1 主要工作参数

　　MIC2550收发器的（VBUS）工作电源电压范围为4.0～5.25V,通常选用的工作电源电压（VBUS）为5.0V;而系统接口的I/F电源电压（VIF）范围在2.5～3.6V时,一般选用的I/F电源电压为3.0V。其它主要工作参数如下：

　　系统I/F电源电流IIF：1～2μA;

　　USB电源电流IBUS（正常值）：140μA;

　　在ITRM为2.5mA时的最小和最大终止电压分别为3.0V和3.6V;

　　低电平输入电压VIL：≤0.15VIF;

　　低电平输出电压VOL：0.1V;

　　高电平输入电压VIH：≥0.85VIF;

　　高电平输出电压VOH：≥0.9VIF;

　　输入电路漏电流IIL：±5μA;

　　工作温度范围：-40～+85℃;

　　结温：160℃。

　　3.2 极限参数

　　MIC2550的主要极限参数如下：

　　最大电源电压：+6.5V;

　　最小输入电压：0.5V;

　　最大输入电压：5.5V;

　　D+和D-端口最大输出电流（ID+,ID-）：±50mA;

　　其余端口最大输出电流：±15mA;

　　输入电流：±50mA;

　　存储温度范围：-65～150℃。

　　4 应用电路

　　4.1 收发使能

　　MIC2550通用串行总线收发器利用OE#脚的状态来控制芯片的接收和发送。OE#为1时,芯睡处于接收状态;而当OE#为0时,MIC2550处于发射状态。表2和表3分别列出了接收状态和发射状态时MIC2550各输入和输出引脚的状态。

　　4.2 应用电路

　　图3所示是MIC2550的典型应用电路。图中VTRM用来提供速度选择。在3.3V时的终止电源电压范围为±10%。该脚到地之间至少用连接一个0.47μF的去藕电容。该电路选用的电容量为1μF。另外,还应在该引脚D+或D-线之间连接一个1.5kΩ的电阻,以分别适应全速低速操作。

　　表2 接收上状态时输入/输出引脚状态

输  入 输  出 结  果 VP VM D+ D- RCV 0 0 0 0 X SE0 0 1 0 1 0 逻辑0 1 0 1 0 1 逻辑1 1 1 1 1 X 无效

表3 发射状态时的输入/输出引脚状态

输  入 输  出 结  果 D+ D- VP VM RCV 0 0 0 0 X SE0 0 1 0 1 0 逻辑0 1 0 1 0 1 逻辑1 1 1 1 1 X 无效

　　工作时,如果SUS端为高电平,则电路的功耗将降至最低。而此时如果VTRM保持正常,那么,RCV、VP和VM仍然能使器件保持USB性能。这一特点在器件为接收状态时完全可以采用,因为这样可以在接收等待时将电路的功耗降至最小。

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