ISL54200EVAL1Z评估板使用指南

在电子工程师的日常工作中，评估板是验证和测试集成电路性能的重要工具。今天，我们就来详细了解一下ISL54200EVAL1Z评估板，它主要用于评估ISL54200 USB开关IC，下面我将从多个方面为大家展开介绍。

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评估板概述

ISL54200EVAL1Z评估板旨在为评估ISL54200 USB开关IC提供便捷方法。ISL54200是一款独特的IC，要正确使用评估板，需深入了解该IC的工作原理。参考其数据手册，特别是第2页的真值表和引脚图，能快速掌握其工作方式。

评估板上焊接有ISL54200 TQFN IC（标记为U1），位于板的中心位置。板上配备了USB连接器，方便用户与IC交互，以评估其功能、特性和性能。例如，在正确供电和配置后，可通过控制逻辑引脚IN和EN，在连接单个USB主机（计算机）时，实现高速设备和全速设备之间的切换。

在典型应用中，ISL54200双SPDT设备用于媒体播放器的两个不同USB收发器部分之间的选择，由微处理器的逻辑控制决定连接到计算机的部分。切换通道时，通常按以下顺序操作：

1. 发送信号使EN引脚置低，打开所有开关，利用ISL54200设备的关断隔离功能，使当前活动通道与计算机正确断开。
2. 设置IN引脚以选择另一个USB通道。
3. 将EN引脚置高，闭合开关，建立计算机与播放器另一USB部分的连接。

评估板特性

• 标准USB连接器：方便连接各种USB设备。
• 标准香蕉插孔：用于电源、接地、VBUS和逻辑连接。
• 跳线设计：允许设备通过主机控制器供电。
• 便捷测试点：便于连接测试设备进行测量。

评估板架构与布局

基本布局

• 电源和接地连接：位于板顶部的香蕉插孔J4和J5。
• 逻辑连接：IN和EN逻辑连接位于板顶部的香蕉插孔J6和J7。
• USB连接：与上游主机控制器（计算机）的USB连接通过J1实现，位于板左侧底面；与下游USB设备的连接通过J2和J3实现，位于板右侧底面。
• VBUS电压：USB设备的VBUS电压可通过香蕉插孔J8和J9提供，也可通过跳线JP4和JP5连接到主机控制器的VBUS。
• IC位置：ISL54200 IC（U1）位于板中心，评估板有引脚1标记，需与IC的引脚1标记对齐。

电源供应

• IC电源：通过香蕉插孔J4（VDD）和J5（GND）连接直流电源，IC正常工作需要3.3VDC至5VDC的电源，电源应能提供100µA的电流。
• VBUS电源：通过香蕉插孔J8（VBUSHS）和J9（VBUSFS）连接直流电源，USB设备正常工作需要4.4V至5.25V的直流电源，电源应能提供100µA的电流。J8连接到J2 “A”型USB插座的VBUS引脚，J9连接到J3 “A”型插座的VBUS引脚。也可通过在JP4或JP5安装跳线，从USB主机控制器获取VBUS电压。

逻辑控制

ISL54200设备的状态由IN引脚和EN引脚的电压决定，可通过香蕉插孔J6（IN）和J7（EN）访问这两个引脚。

• 当IN置低（接地）且EN为高（>1.4V）时，全速（FS）开关导通，计算机通过J1连接到J3连接的USB设备，可进行数据传输。
• 当IN置高（>1.4V）且EN为高（>1.4V）时，高速（HS）开关导通，计算机通过J1连接到J2连接的USB设备，可进行数据传输。
• 当EN置低（接地或浮空）时，所有开关断开，设备与主机控制器断开连接。

USB连接

• J1：“B”型USB插座，标记为“USB TO HOST”，通过标准USB电缆连接到上游USB主机控制器（通常是PC或集线器）。连接后，ISL54200设备根据IN逻辑控制引脚的电压连接计算机和相应的USB设备。
• J2：“A”型USB插座，标记为“USB TO HIGHSPEED DEVICE”，可直接插入USB设备或通过标准USB电缆连接。
• J3：“A”型USB插座，标记为“USB TO FULLSPEED DEVICE”，可直接插入USB设备或通过标准USB电缆连接。USB开关是双向的，允许主机（计算机）和下游USB设备双向传输数据。

开关特性

• 全速开关（FSx）：FSD1和FSD2是双向开关，能通过轨到轨信号。在3.3V供电时，在0V至3.3V信号范围内，标称导通电阻为7Ω。专门设计用于通过USB全速（12Mbps）差分信号，满足USB 2.0全速信号质量规范。也可通过USB高速信号（480Mbps），但不完全满足USB 2.0高速信号质量眼图合规要求。信号范围为 -1.5V至VDD，信号电压不应超过VDD电压轨或低于地电压1.5V。在3.3V至3.6V供电下，当IN逻辑控制电压≤0.5V且EN逻辑电压≥1.4V时，开关导通。
• 高速开关（HSx）：HSD2和HSD1是双向开关，能通过轨到轨信号。在3.3V供电时，在0V至400mV信号范围内，标称导通电阻为4.5Ω，导通电阻平整度为0.4Ω，HSD1和HSD2开关在该信号范围内的导通电阻匹配仅为0.01Ω，确保对USB高速信号转换的影响最小。随着信号电平增加，导通电阻增大，在3.3V信号电平时，标称导通电阻为20Ω。专门设计用于通过USB 2.0高速（480Mbps）差分信号，通常在0V至400mV范围内。具有低电容和高带宽，能以最小的边缘和相位失真通过USB高速信号，满足USB 2.0高速信号质量规范。也可通过USB全速信号（12Mbps），失真最小，满足USB 2.0全速信号传输的所有要求。信号范围为 -1.5V至VDD，信号电压不应超过VDD电压轨或低于地电压1.5V。在3.3V至3.6V供电下，当IN电压>1.4V且EN逻辑电压≥1.4V时，开关导通。

评估板使用方法

所需设备

• +3.3V至+5V直流电源
• +5V直流电源
• 高速USB设备（如USB记忆棒、MP3播放器等）
• 全速USB设备（如USB记忆棒、鼠标等）
• 带有2.0高速USB端口的计算机
• 标准USB电缆
• 逻辑控制器

初始设置步骤

1. 将评估板通过J4（VDD）和J5（GND）连接到直流电源，J4接正，J5接负，电源应能提供3.3V至5V电压和100µA电流，设置电源电压为3.3V。
2. 通过J8（VBUSHS）和J9（VBUSFS）连接直流电源，J8和J9接正，J5（GND）接负，电源应能提供5V电压和100mA电流，设置电源电压为5V，为USB “A”型连接器的VBUS引脚提供5V电压。
3. 在USB连接器J2连接高速USB设备，在J3连接全速USB设备。
4. 将EN控制引脚置低，打开ISL54200 IC的所有开关。
5. 使用USB电缆将主机（PC计算机）连接到USB “B”型插座J1。

设备操作

• 全速设备操作
  1. 将IN引脚置低。
  2. 将EN引脚置高。
  3. 此时应能在计算机和全速USB设备之间进行数据收发。
  4. 将EN引脚置低，断开全速设备与计算机的连接。
• 高速设备操作
  1. 将IN引脚置高。
  2. 将EN引脚置高。
  3. 此时应能在计算机和高速USB设备之间进行数据收发。

测试点

评估板上有多个测试点，方便连接探头进行测量，具体如下：	DESIGNATOR	DESCRIPTION
TP1	V DD测试点
TP2, TP4, TP5, TP6, TP7, TP8, TP9	接地测试点
TP3	来自计算机的VBUS测试点
JP1	D-/D+差分探头连接 - 开关COM侧
JP2	D-/D+差分探头连接 - 高速设备侧
JP3	D-/D+差分探头连接 - 全速设备侧

通过在JP3连接差分探头，可在示波器或其他测试设备上观察全速通道的D-和D+ USB信号；在JP2连接差分探头，可观察高速通道的D-和D+ USB信号；在JP1连接差分探头，可观察开关COM侧的D-和D+ USB信号。

注意事项

文档中提供的电路、软件和相关信息仅用于说明半导体产品的操作和应用示例，用户需对其在产品或系统设计中的使用负责。Renesas Electronics对因使用这些电路、软件或信息导致的损失和损害不承担任何责任。同时，Renesas Electronics产品有“标准”和“高质量”两种质量等级，不同等级适用于不同应用场景，使用时需确保符合相关规范和要求。

以上就是ISL54200EVAL1Z评估板的详细介绍，希望对大家在使用该评估板评估ISL54200 USB开关IC时有所帮助。大家在实际使用过程中遇到问题，欢迎在评论区交流讨论。