TUSB546A-DCI：USB Type-C DP交替模式线性转接驱动器的卓越之选

在当今的电子设备设计中，高速数据传输和多模式支持变得越来越重要。TUSB546A-DCI作为一款VESA USB Type-C™ DP交替模式线性转接驱动器交叉点开关，为我们提供了强大的功能和出色的性能。今天，我们就来深入了解一下这款器件。

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一、特性亮点

（一）高速数据传输支持

TUSB546A-DCI支持高达5Gbps的USB 3.1数据传输速率以及高达8.1Gbps的DisplayPort 1.4数据传输速率。无论是USB 3.1的第1代高速数据传输，还是DisplayPort 1.4的HBR3模式，都能轻松应对，满足了现代设备对高速数据传输的需求。

（二）多配置支持

它支持基于USB Type-C标准1.1版本的配置C、D、E和F，并且是支持这些配置的VESA DisplayPort交替模式DFP转接驱动交叉点开关。这使得它在不同的应用场景中都能灵活适配，为设计带来了更多的可能性。

（三）低功耗与高性能

采用超低功耗架构，在保证性能的同时，有效降低了功耗。同时，具有高达14dB均衡功能的线性转接驱动器，能够提供多个接收线性均衡级别，用于补偿由于线缆或电路板走线损耗产生的码间串扰（ISI），确保信号的稳定传输。

（四）多种控制与认证支持

透明呈现DisplayPort链路训练，自动LFPS去加重控制满足USB 3.1认证要求。并且可通过GPIO或I2C进行配置，方便工程师根据实际需求进行灵活设置。此外，还支持基于USB Type-C的Intel专有DCI功能，可实现不开箱调试，以及热插拔功能，提高了设备的使用便利性。

（五）宽温度范围

提供商业级温度范围（0ºC至70ºC）和工业级温度范围（-40ºC至85ºC）的选择，适用于不同的工作环境。采用4mm x 6mm、0.4mm间距WQFN封装，节省了电路板空间。

二、应用场景广泛

TUSB546A-DCI适用于多种设备，如平板电脑、笔记本电脑、台式机以及扩展坞等。在这些设备中，它能够简化电路原理图，为数据传输和显示功能提供可靠的支持。例如，在笔记本电脑连接外部显示器时，TUSB546A-DCI可以确保DisplayPort信号的稳定传输，实现高清显示。

三、详细规格解析

（一）绝对最大额定值与ESD评级

在绝对最大额定值方面，电源电压范围为 -0.3V至4V，最大结温为125ºC，存储温度范围为 -65ºC至150ºC。ESD评级方面，人体模型（HBM）为 +5000V，带电设备模型（CDM）为 ±1500V，这表明该器件具有较好的静电防护能力。

（二）推荐工作条件

推荐的主电源电压Vcc为3V至3.6V，典型值为3.3V，并且对电源斜坡有100ms的要求。不同温度范围的器件有相应的工作温度要求，如TUSB546A-DCI为0ºC至70ºC，TUSB546I-DCI为 -40ºC至85ºC。

（三）电源特性与电气特性

在电源特性方面，不同工作模式下的平均功率有所不同。例如，USB Only模式下平均功率为335mW，USB + 2Lane DP模式下为634mW，4 Lane DP Only模式下为660mW等。在电气特性方面，包括DC和AC电气特性，如USB Gen 1差分接收器的输入差分峰值峰值电压摆幅线性动态范围为2000mVpp，DisplayPort接收器的输入差分动态电压范围为2000V等。

（四）时序要求与开关特性

在时序要求方面，如USB Gen1从UO到电气空闲的延迟为10ns，U1退出时间为6ns等。开关特性方面，AUXp或AUXn与SBU1或SBU2的开关传播延迟为400ps等。

四、功能详细描述

（一）总体概述

TUSB546A-DCI采用第5代USB重驱动器技术，为VESA DisplayPort Alt Mode on USB Type-C的DFP配置C、D、E和F提供支持。它通过提供多个接收均衡级别，补偿USB 3.1 Gen1或DisplayPort 1.4信号在PCB或电缆中传输时的损耗。

（二）功能模块

从功能模块图可以看出，它具有多个输入输出端口，用于连接USB 3.1和DisplayPort设备。每个端口都有相应的功能，如DP[3:0]p或DP[3:0]n为DisplayPort接收器输入，RX1p、RX1n等为USB 3.1或DisplayPort的输入输出端口。

（三）特性描述

1. USB 3.1支持

支持USB 3.1 Gen1数据速率高达5Gbps，以及所有USB定义的电源状态（U0、U1、U2和U3）。通过监测物理层条件来确定USB电源状态，并且具有智能LFPS检测器，能够自动感应低频信号并调整接收器均衡功能。

2. DisplayPort支持

支持多达4个DisplayPort通道，数据速率高达8.1Gbps（HBR3）。在DisplayPort模式下，通过监测AUX流量来管理活动通道数量，以节省功率。默认情况下启用DisplayPort AUX监听功能，但可以通过寄存器进行禁用。

3. 4 - 级输入

具有I2C_EN、EQ[1:0]、DPEQ[1:0]和SSEQ[1:0]等4 - 级输入引脚，用于控制均衡增益和设置不同的工作模式。这些引脚利用电阻分压器来设置4个有效电平，提供了更广泛的控制设置。

4. 接收器线性均衡

接收器均衡的目的是补偿通道插入损耗和码间干扰。通过两个4 - 级输入引脚，可以实现多达16种可能的均衡设置，并且可以通过I2C寄存器进行灵活调整。

（四）设备功能模式

1. GPIO模式配置

当I2C_EN = "0"时，TUSB546A-DCI处于GPIO配置模式，支持USB 3.1仅、2个DisplayPort通道 + USB 3.1或4个DisplayPort通道（无USB 3.1）三种配置。通过CTL1和CTL0引脚的组合来选择不同的配置，并且AUXp或AUXn到SBU1或SBU2的映射也有相应的控制规则。

2. I2C模式配置

当I2C_EN不等于“0”时，处于I2C模式，同样支持上述三种配置。通过I2C寄存器来控制设备的配置和功能，如CTLSEL1、CTLSELO和FLIPSEL等寄存器。

3. DisplayPort模式

可以通过GPIO控制或I2C寄存器控制来启用DisplayPort功能，支持多达4个DisplayPort通道，数据速率高达8.1Gbps。

4. 线性EQ配置

每个接收器通道都有独立的接收器均衡控制，可以通过I2C寄存器或GPIO进行设置。不同的EQ设置组合对应不同的增益值，以适应不同的通道插入损耗。

5. USB3.1模式

当USB 3.1启用时，TUSB546A-DCI可以处于Disconnect、U2/U3、U1和U0四种主要工作模式。根据不同的物理层条件，设备会在这些模式之间进行切换。例如，当检测到远端接收器终端时，从Disconnect模式进入U0模式；当检测到电气空闲时，从U0模式进入U1模式。

（五）编程与寄存器映射

1. 编程

可以使用I2C对TUSB546A-DCI进行编程控制，通过SCL和SDA引脚进行I2C时钟和数据传输。不同的DPEQO/A1和SSEQD/A0引脚电平对应不同的I2C目标地址。

2. 寄存器映射

包括通用寄存器、DisplayPort控制/状态寄存器、USB3.1控制/状态寄存器等。每个寄存器都有不同的位域，用于控制不同的功能。例如，通用寄存器中的EQ_OVERRIDE位可以设置是否使用寄存器中的EQ设置，而不是从引脚采样的值。

五、应用与实现

（一）应用信息

TUSB546A-DCI作为线性重驱动器，可以补偿信号在PCB走线和电缆中的衰减，通过16种不同的均衡选择，优化对7个输入的码间干扰（ISI）的校正。将其放置在USB3.1主机/DisplayPort 1.4 GPU和USB3.1 Type-C插座之间，可以提高系统的健壮性。

（二）典型应用

以一个主机应用为例，使用TUSB546A-DCI时，需要考虑一些设计要求，如PCB走线长度、AC - 耦合电容、VCC电源等。在详细设计过程中，可以通过Type - C PD控制器通过I2C接口对设备进行配置。在I2C模式下，每个接收器的均衡设置可以通过I2C寄存器独立控制。

（三）系统示例

1. USB 3.1 Only模式

当CTL1引脚为低电平，CTL0引脚为高电平时，TUSB546A-DCI处于USB 3.1 Only模式。

2. USB 3.1和2 Lanes of DisplayPort模式

当CTL1引脚为高电平，CTL0引脚为高电平时，设备工作在该模式。

3. DisplayPort Only模式

当CTL1引脚为高电平，CTL0引脚为低电平时，TUSB546A-DCI处于4 Lanes of DisplayPort Only模式。

六、电源与布局建议

（一）电源建议

TUSB546A-DCI设计用于3.3V电源供电，应避免使用高于绝对最大额定值的电压。如果使用更高电压的系统电源，可以使用电压调节器将电压降至3.3V。同时，应使用去耦电容来减少噪声，提高电源完整性，每个电源引脚建议使用0.1µF的电容。

（二）布局建议

在布局方面，RXP/N和TXP/N对应采用90 - Ω差分阻抗（±15%）进行布线，避免与其他高速信号靠近。差分对的布线应尽量减少弯曲，弯曲角度应≥135度，并且应尽量减少过孔数量。同时，应避免在平面分割上布线，以确保信号的稳定性。

七、总结

TUSB546A-DCI以其高速数据传输支持、多模式配置、低功耗架构和灵活的控制方式，为电子工程师在设计USB Type-C和DisplayPort设备时提供了一个优秀的选择。在实际应用中，我们需要根据具体的设计要求，合理配置其功能和参数，并遵循电源和布局建议，以充分发挥其性能优势。希望通过本文的介绍，能让大家对TUSB546A-DCI有更深入的了解，在设计中更好地应用这款器件。大家在使用过程中遇到过哪些问题或者有什么独特的应用经验，欢迎在评论区分享交流。