CH634 USB3.0Hub 替换说明/功能说明

简介：

CH634 是符合 USB3.2 Gen1 协议规范的 4 端口 USB 超高速 HUB 控制器芯片，单芯片集成 4 口 USB HUB和 USB PD 功能。CH634 具有独立的 SS HUB 控制器和 USB2.0 HUB 控制器，内置 5 组 SS PHY、5 组 USB2.0PHY 和 2 组 PD PHY。CH634 芯片的上行端口支持 USB3.0 超高速 5Gbps、USB2.0 高速 480Mbps 和全速12Mbps，下行端口支持 USB3.0 超高速、USB2.0 高速、全速和低速 1.5Mbps。

参数/功能说明：

1. 封装替换说明

CH634拥有多款封装，其中下列封装可以做到兼容市面上常见USB3.0Hub（创惟-GL/Microchip/瑞昱-Realtek/德州仪器-TI/威锋电子/瑞萨）

WCH型号	PinToPin可替换型号	封装
CH634W5M	USB5744	QFN56X7
CH634W6C	GL3523-OSY30	QFN64X8
CH634W6G	GL3510	QFN64X8
CH634W6T	TUSB8041	QFN64X9
CH634W7G	GL3523-OTY30	QFN76X9
CH634W7R	RTS5411	QFN76X9
CH634W7S	UPD720210	QFN76X9
CH634W7U	VL813	QFN76X9
CH634W7V	VL817/VL817S	QFN76X9

 

2. 自主封装功能说明：

出了上述封装以外，CH634还拥有3个自定义封装，每个都各有特点。其中CH634F拥有最小的封装QFN32 4*4，可以扩展两个USB3.0+4个USB2.0，可以用于有高集成度需求，超速扩展口数量需求少的客户。如果需要扩展2个以上的超速接口，可以选择CH634M，QFN48 5*5的小尺寸封装即可满足4口USB3.0接口扩展的需求。

而CH634X则是在标准的USB3.2 Gen1 Hub的基础上加入了更多有趣且实用的功能。

（1）上下行端口交换-Port1和上行USB口支持端口交换功能

此应用场景可以用在部分板载应用中可以满足Soc只有一个原生USB口的情况下，既可以进行接口扩展，可以满足在进行ADB调试或者固件升级的时候切换连接PC进行操作。免去模拟开关的使用，从而节约成本，PCB布局以及保证USB超速/高速信号不会模拟开关的影响导致信号的衰减。

（2） 可以扩展2个Type-C母口，芯片支持Type-C的正反插的识别。

CH634X的下行口Port1和Port2每个都拥有4对超速差分信号用于连接Type-C母口的正反面，芯片通过Px_CC1/PxCC2脚识别正反插。原理图可以参考下图。

如果客户使用的是常规的USB3.2 Gen1 Hub，想要实现一个Type-C的正反插识别功能一般就是需要使用一个超速的模拟开关（CH482X）以及一颗CC检测芯片(CH521K)去实现。实现原理图如下。此方式不仅会带来成本的增加，外围更加复杂，并且对超速信号也有信号的衰减，如果有信号要求，可能还会增加USB3.0 Redriver芯片的成本。

因为CH634X还支持上下行端口交换的功能，所以CH634X也可以变为上行口为Type-C母口+1个Type-C母座下行+3个Type-A母座下行；具体配置如下

C口工作模式	PDHUB#电平	SMBDAT电平	EXCH#电平	功能描述
模式0	复位期间 无下拉	复位期间 无下拉	-	通用HUB模式，上行口为A型接口，下行口为2个Type-C接口+2个A型接口，Type-C接口支持正反插自适应，开启SMBus接口。
模式1	复位期间 无下拉	低电平	低电平	通用HUB模式，上行口为Type-C接口，下行口为1个Type-C接口+3个A型接口，Type-C接口支持正反插自适应。关闭SMBus接口，开启上下行端口交换，配置45#引脚为EXCH#功能。
模式2	低电平	-	-	PD-HUB模式，上行口为单面Type-C接口，支持Type-C/PD快充功能，用于PDHUB，下行口为1个Type-C接口+3个A型接口，Type-C接口支持正反插自适应。配置45#和49#引脚分别为SCL功能和SDA功能，用于连接CH211芯片。

（3）      拥有PD控制器，做PD-Hub产品可以做到更高的集成度。以CH634W6G(可以替换GL3510)为例。

硬件设计上只需要增加CH211C（高压保护类芯片）即可。如果选择不带不带PD功能的USB3.2 Gen1Hub，则需要增加额外的PD协商类的芯片（例如CH227），此类芯片相对于保护类的芯片成本上会增加很多。

3. 电源设计

（1）  有VDD5脚的芯片封装可以直接选择外部5V供电使用芯片内部的LDO和DC-DC生成对应的3.3V与1.2V，

（2）  有VDD5脚的芯片如果板载存在3.3V。也可以把芯片的VDD5与VDD33短接一起外部供电3.3V。使用芯片内部的DC-DC生成1.2V。

（3）  无VDD5管脚的芯片使用外部3.3V和1.23V的供电。

4. USB眼图测试

HUB芯片的眼图测试分为上行端口和下行端口。上行端口即为USB Device的测试，下行端口即为USB HOST测试。USB3.0信号的测试分为LFPS信号测试以及CP0/CP1码型的测试（在USB3.0规范中定义了多种兼容性测试码型（Compliance Pattern，简称CP），包括了CP0-CP8九种测试码型。在TX测量中，需要用到CP0/CP1/CP7/CP8四种码型：CP0用于眼图与抖动、共模电压测量；CP1用于SSC展频测量、随机抖动测量；）。具体的USB超速眼图测试，可以参考网上一些blog或者官方的文档。眼图测试流程可以参考这篇blog：USB3.0HUB超速眼图测试流程。

如果需要根据自己的需求选择CH634，可以参考CH634全系列芯片完整功能对比表：

型号  功能	F	M	X	W5M	W6C	W6G	W6T
USB2端口	4	4	4	4	4	4	4
USB3端口	2	4	4+2C	4	4	4	4
PD控制器	×	1	2	×	×	1	×
上行口交换	×	√	√	×	√	×	×
MTT模式	√	√	√	√	√	√	√
独立过流 检测	×	×	4	4	4	×	4
整体过流 检测	√	√	√	√	√	√	√
独立电源 控制	×	×	4	4	1	×	4
整体电源 控制	√	√	√	√	√	√	√
I/0配置 整体/独立	-	-	√	√	√	-	√
I/0配置 电源控制 极性	-	-	-	-	-	√	√
LED指示灯	×	1	1	×	1	1	4
内部EEPROM 配置信息	√	√	√	√	√	√	√
外部EEPROM 配置信息	×	×	×	×	×	×	√
外部FLASH配置信息	×	×	×	√	√	√	×
SMBus接口 配置信息	√	√	√	√	√	×	√
定制配置 信息	√	√	√	√	√	√	√
I/0配置 BC充电	-	√	-	√	√	√	-
Type-C 快充15W	×	√	√	×	×	√	×
PDHUB 快充100W	×	√	√	×	×	√	×
单5V供电	×	√	√	×	√	√	×
单3.3V 供电	×	√	√	×	√	√	×
3.3V+1.2V双供电	√	√	√	√	√	√	√
封装引脚数	32	48	68	56	64	64	64
封装尺寸	4*4	5*5	8*8	7*7	8*8	8*8	9*9

型号  功能	W7G	W7R	W7S	W7U	W7V	W8G
USB2端口	4	4	4	4	4	4
USB3端口	4	4	4	4	4	4+2C
PD控制器	×	×	×	×	×	2
上行口交换	×	×	×	×	×	√
MTT模式	√	√	√	√	√	√
独立过流 检测	4	4	4	2	4	4
整体过流 检测	√	√	√	√	√	√
独立电源 控制	4	4	4	2	4	4
整体电源 控制	√	√	√	√	√	√
I/0配置 整体/独立	√	-	√	-	-	√
I/0配置 电源控制 极性	-	-	-	-	√	-
LED指示灯	4+4+1	4+4	4	4+4+1	4	4+1
内部EEPROM 配置信息	√	√	√	√	√	√
外部EEPROM 配置信息	×	√	×	×	×	×
外部FLASH配置信息	√	√	√	√	√	√
SMBus接口 配置信息	√	√	×	√	√	√
定制配置 信息	√	√	√	√	√	√
I/0配置 BC充电	√	√	√	√	√	√
Type-C 快充15W	×	×	×	×	×	√
PDHUB 快充100W	×	×	×	×	×	√
单5V供电	√	√	√	√	√	√
单3.3V 供电	√	√	√	√	√	√
3.3V+1.2V双供电	√	√	√	√	√	√
封装引脚数	76	76	76	76	76	88
封装尺寸	9*9	9*9	9*9	9*9	9*9	10*10