TUSB544：USB Type-C 多协议线性转接驱动器的卓越之选

在当今数字化飞速发展的时代，高速数据传输和多协议兼容性成为电子设备设计中至关重要的因素。TUSB544 作为一款 USB Type-C 交替模式转接驱动器开关，以其出色的性能和丰富的功能，为电子工程师们提供了强大的解决方案。本文将深入剖析 TUSB544 的特性、应用、详细参数以及设计要点，帮助大家更好地了解和应用这款器件。

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一、TUSB544 特性与应用概述

特性亮点

TUSB544 支持高达 8.1 Gbps 的协议无关正反两用式 4 通道线性转接驱动器，这一特性使其能够适应多种高速数据传输协议。它集成了 USB 3.1 和 DisplayPort 多路复用器，适用于 Type-C 应用的处理器，为设备的多功能集成提供了便利。同时，该器件还具备信号调节内部 Type-C 线缆的功能，能够有效补偿因线缆或电路板线迹损耗产生的码间串扰（ISI）。此外，TUSB544 支持热插拔，可通过 GPIO 或 I2C 进行配置，由 3.3V 单电源供电运行，支持商业级温度范围（0ºC 至 70ºC）和工业级温度范围（–40ºC 至 85ºC），具有广泛的适用性。

应用场景

TUSB544 的应用场景十分广泛，涵盖了平板电脑、笔记本电脑、台式机、扩展坞等多种设备。在这些设备中，它能够支持带有 USB 3.1 第 1 代和 DisplayPort 1.4 作为交替模式的 USB Type-C 接口，为用户提供高速稳定的数据传输和高清视频显示体验。

二、TUSB544 详细参数解析

电气特性

TUSB544 的电气特性表现出色，在绝对最大额定值方面，其电源电压范围为 -0.3V 至 4V，电压范围在任何输入或输出引脚的差分电压为 -2.5V 至 2.5V，最大结温为 125℃，存储温度范围为 -65℃ 至 150℃。在推荐工作条件下，主电源 Vcc 为 3V 至 3.6V，典型值为 3.3V，I2C 电源 V12c 为 1.70V 至 3.6V。

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，在 USB 仅工作模式下，平均活动功率为 297mW；在 USB + 2 通道自定义交替模式下，平均活动功率为 578mW。在 DC 电气特性和 AC 电气特性方面，TUSB544 也有明确的参数指标，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，USB Gen 1 差分发射器的动态差分电压摆幅范围为 1600mVpp 等。

时序要求

TUSB544 的时序要求对于确保其正常工作至关重要。在 USB Gen2 模式下，从 U0 到电气空闲的延迟 tIDLEEntry 为 10ns，U1 退出时间 tIDELExit_U1 为 6ns，U2/U3 退出时间 tIDLEExit_U2U3 为 10hs 等。这些时序参数的严格控制，保证了数据传输的准确性和稳定性。

开关特性

在开关特性方面，AUXP/N 和 SBU1/2 的开关传播延迟为 400ps，开关时间 CTL1 到开关 OFF 为 500ns，开关时间 CTL1 到开关 ON 为 500ns。USB3.1 和 DisplayPort 模式转换时，从 USB 3.1 仅模式到 4 - 通道 DisplayPort 模式或反之的最小重叠时间 tGP_USB_4DP 为 4hs。这些开关特性确保了不同模式之间的快速切换和稳定运行。

三、TUSB544 功能模块与工作模式

功能模块

TUSB544 主要包括 USB 3.1、DisplayPort、4 - 级输入、接收器线性均衡等功能模块。在 USB 3.1 模块中，它支持高达 5Gbps 的数据速率，能够监测 USB 实际物理层条件来确定电源状态，并具备智能低频周期性信号（LFPS）检测器，可自动调整接收器均衡功能。在 DisplayPort 模块中，它支持高达 4 个 DisplayPort 通道，数据速率可达 8.1Gbps（HBR3），能够根据 AUX 事务内容管理活动通道数量，以降低功耗。

工作模式

TUSB544 具有多种工作模式，包括 GPIO 模式、I2C 模式、DisplayPort 模式和自定义交替模式。在 GPIO 模式下，可通过 DIR[1:0]、CTL1、CTL0 等引脚设置不同的配置，如 USB3.1 仅模式、2 通道 DisplayPort + USB3.1 模式等。在 I2C 模式下，通过相应的寄存器控制实现不同的配置。在 DisplayPort 模式和自定义交替模式下，可根据具体需求进行通道数量和功能的设置。

四、TUSB544 编程与寄存器映射

编程方式

TUSB544 可通过 I2C 进行编程，使用 SCL 和 SDA 端子分别作为 I2C 时钟和 I2C 数据。I2C 从地址可根据 UEQ1/A1 和 UEQ0/A0 引脚的电平进行设置，共有 16 种不同的地址组合。在进行 I2C 寄存器读写操作时，需要遵循特定的操作流程，如写操作时，主设备先发起起始条件，发送 TUSB544 的 7 位地址和写标志位，然后依次发送子地址和数据，最后发送停止条件。

寄存器映射

TUSB544 具有多个寄存器，如 GENERAL_4、DISPLAYPORT_1、USB3.1_1 等。每个寄存器都有特定的功能和位定义，通过对这些寄存器的配置，可以实现对 TUSB544 各种功能的控制。例如，GENERAL_4 寄存器中的 SWAP_SEL 位可用于设置全局通道方向交换，EQ_OVERIDE 位可用于选择使用寄存器中的 EQ 设置还是引脚采样值。

五、TUSB544 应用与设计要点

典型应用

TUSB544 的典型应用是在主机应用中，将其放置在 USB3.1 主机/DisplayPort 1.4 GPU 和 USB3.1 Type - C 插座之间，可有效解决信号完整性问题。在设计时，需要考虑 PCB 走线长度、AC 耦合电容、VCC 电源等参数。例如，A 到 B 和 C 到 D 的 PCB 走线长度为 12 英寸，E 到 F 和 G 到 H 的 PCB 走线长度为 2 英寸，AC 耦合电容选择 100nF，VCC 电源为 3.3V。

设计要点

在布局方面，RXP/N 和 TXP/N 对应采用受控 90 - 欧姆差分阻抗（±15%）进行布线，避免与其他高速信号靠近，线对内布线偏差应控制在 2 密耳以内，长度匹配应在不匹配位置附近进行。同时，差分对之间应至少间隔 3 倍信号走线宽度，尽量减少差分走线中的弯曲，弯曲角度应≥135 度，且左右弯曲数量应尽量相等。此外，应将所有差分对布线在同一层，减少过孔数量，避免差分对跨越任何平面分割。

在电源供应方面，TUSB544 设计为使用 3.3V 电源供电，若使用更高电压的系统电源，需使用电压调节器将电压降至 3.3V，并使用去耦电容减少噪声，提高电源完整性，每个电源引脚应使用 0.1µF 的电容。

六、总结

TUSB544 作为一款高性能的 USB Type - C 多协议线性转接驱动器，凭借其高速数据传输能力、多协议兼容性、丰富的功能模块和灵活的配置方式，为电子工程师在设计高速数据传输设备时提供了可靠的解决方案。在实际应用中，工程师们需要根据具体的设计需求，合理选择工作模式、配置寄存器，并严格遵循布局和电源设计要点，以充分发挥 TUSB544 的性能优势，实现设备的高效稳定运行。

大家在使用 TUSB544 过程中，是否遇到过一些独特的问题或有一些特别的应用案例呢？欢迎在评论区分享交流，让我们共同提升设计水平。