서론
빠르게 변화하고 점점 더 많은 연결이 필요한 세상에서 활동하는 모든 전자기기 애호가와 메이커 여러분, 여러분들이 여러 기기 및 기기의 연결을 관리하느라 매일 마주하는 어려움을 잘 알고 있습니다. 기술이 발전함에 따라, 이러한 현대적인 요구를 충족시킬 수 있는 다재다능한 도구의 필요성도 커지고 있습니다.
마이크로컨트롤러, SD 카드, 산업용 기계, 외부 주변기기 등 USB 전원을 사용하는 장치가 늘어남에 따라, 어댑터와 허브를 번갈아 사용하는 일은 점점 더 번거로워지고 있습니다. 게다가 PC의 한정된 USB 포트는 고속 데이터 전송이나 여러 기기를 동시에 통신해야 할 때 작업 흐름을 더욱 복잡하게 만듭니다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 작업 공간은 단순화 시키고 생산성을 높여줄 솔루션을 설계하였습니다. 바로 올인원 USB 허브입니다.
이 혁신적인 허브는 USB 3.1 C 타입 포트 하나를 다양한 인터페이스로 확장해줍니다
- USB 포트: 다양한 기기를 연결할 수 있는 USB 3.1 C 타입 포트 2개와 USB 3.1 A 타입 포트 2개.
- 메모리 슬롯: 데이터 관리를 위한 SD 및 마이크로 SD 슬롯.
- 기타 통신 포트: 3.3V와 5V를 지원하는 UART/TTL, RS-485, 및 RS-232 포트는 마이크로컨트롤러, 센서 및 산업용 장비의 연결에 적합.
주요 부품
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이 제품의 핵심은 마이크로칩 테크놀로지의 USB5926CT IC로, 해당 IC는 하나의 USB 포트를 여섯 개의 USB 포트로 확장할 수 있으며, 최대 5Gbps의 고속 데이터 전송, 전력 관리, 그리고 다양한 통신 프로토콜과의 폭넓은 호환성을 제공합니다.
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UPD350A USB C 타입 PD 컨트롤러를 사용하여 케이블의 체결 여부 및 체결 방향을 감지할 수 있습니다.
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UART, RS-485, RS-232 통신용으로 CP2102N UART 브리지를 사용하며, CP2102N의 출력을 ADUM341 디지털 절연기를 사용해 UART, RS-485, RS-232 회로와 분리함으로써 장치의 안전성을 확보합니다.
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MIC2009 전력 분배 스위치 IC와 3.3V 레귤레이터인 ADM7171 사이의 전기적 절연을 위해 RFM-0505S 절연형 DC/DC 컨버터를 사용하였습니다. 그리고 ADM7171의 입력 전압(5V)과 출력 전압(3.3V)을 SPDT 스위치에 연결함으로써 UART, RS-485, RS-232 인터페이스의 전압을 3.3V와 5V 중에서 선택할 수 있습니다.
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고속 신호선을 제대로 라우팅하기 위해 허브는 4층 PCB로 설계하였습니다.
PCB를 보호하기 위해 전용 케이스를 설계하였으며, M3 나사 5개로 조립하였습니다.
이 USB 허브는 다재다능하고 컴팩트하며 휴대성이 뛰어날 뿐 아니라, 윈도우, 맥, 리눅스를 포함한 대부분의 주요 운영체제를 모두 지원합니다.
이 프로젝트에 필요한 모든 자료는 아래 링크에서 확인하실 수 있습니다:
Required Components_USB HUB.docx (32.8 KB)
bom.xlsx (33.4 KB)
동영상 링크:
All in one USB 3.1 Hub for EE-Engineers
깃허브 링크:
https://github.com/Circuit-Digest/All-in-one-USB-3.1-Hub-for-EE-Engineers
PCB 거버 파일 링크:
PCB 거버 zip 파일 링크:
https://github.com/Circuit-Digest/All-in-one-USB-3.1-Hub-for-EE-Engineers/raw/a6a743653b49e460ec121d6e3fc68e8ec3b8e764/PCB%20Files/HUB0402/production/HUB0402.zip
적용 가능한 부품 번호
| 제조업체 부품 번호 | 디지키 부품 번호 |
|---|---|
| CL05A105KP5NNNC | 1276-1076-1-ND |
| GRM155R71C104KA88J | 490-6328-1-ND |
| GRM21BR61A476ME15L | 490-9961-1-ND |
| CL21A475KAQNNNE | 1276-1244-1-ND |
| GRM1555C1H100JA01D | 490-5921-1-ND |
| CC0402MRX5R6BB225 | 311-1733-1-ND |
| GRM188R61A226ME15D | 490-10476-1-ND |
| GRM188R61E106MA73D | 490-7202-1-ND |
| CL21A106KOQNNNE | 1276-1096-1-ND |
| CL10A475KP8NNNC | 1276-1044-1-ND |
| GRM1555C1H102JA01D | 490-3244-1-ND |
| BAV99LT1G | BAV99LT1GOSCT-ND |
| USB4155-03-C | 2073-USB4155-03-CCT-ND |
| 12401598E4#2A | 12401598E4#2ACT-ND |
| S4B-XH-A-1 | 455-S4B-XH-A-1-ND |
| SD-2-A | 2223-SD-2-ACT-ND |
| MSD-4-A | 2223-MSD-4-ACT-ND |
| 0484050003 | WM10419-ND |
| S3B-XH-A | 455-S3B-XH-A-ND |
| SRP3212-1R5M | 118-SRP3212-1R5MCT-ND |
| VLS252012HBU-150M | 445-174600-1-ND |
| VLS252012HBU-220M | 445-174601-1-ND |
| B1931NG–20D001114U1930 | 3147-B1931NG–20D001114U1930CT-ND |
| B1911UYG-20D000114U1930 | 3147-B1911UYG-20D000114U1930CT-ND |
| B2612UDNB20D000312U1930 | 3147-B2612UDNB20D000312U1930CT-ND |
| B1931USD-20D000814U1930 | 3147-B1931USD-20D000814U1930CT-ND |
| F1961NB–20C001714U1930 | 3147-F1961NB–20C001714U1930-ND |
| RFM-0505S | 945-3159-ND |
| RC0402JR-071KL | 311-1.0KJRCT-ND |
| RC0402FR-07100KL | 311-100KLRCT-ND |
| RC0402JR-0710KL | 311-10KJRCT-ND |
| ERJ-2RKF2002X | P20.0KLCT-ND |
| CRCW0402120RFKEDC | 541-4077-1-ND |
| ERJ-2GE0R00X | P0.0JCT-ND |
| RC0402FR-07124RL | 311-124LRCT-ND |
| ERJ-2RKF2201X | P2.20KLCT-ND |
| CRCW0402680RFKEDC | 541-4073-1-ND |
| ERJ-2RKF10R0X | P10.0LCT-ND |
| RMCF0402FT200K | RMCF0402FT200KCT-ND |
| RC0402JR-0712KL | 311-12KJRCT-ND |
| RC0402FR-0790K9L | 311-90.9KLRCT-ND |
| RMCF0402FT64K9 | RMCF0402FT64K9CT-ND |
| CRCW040224K0FKEDC | 541-4113-1-ND |
| ERJ-2RKF4022X | P40.2KLCT-ND |
| ERJ-2RKF3831X | P3.83KLCT-ND |
| RMCF0402FT39K2 | RMCF0402FT39K2CT-ND |
| ERJ-2RKF6651X | P6.65KLCT-ND |
| RC1210JR-070RL | YAG3375CT-ND |
| RC0402FR-07330RL | 311-330LRCT-ND |
| ERJ-2RKF4752X | P47.5KLCT-ND |
| CRCW040222K1FKEDC | 541-4088-1-ND |
| CS1213AGF260 | 2449-CS1213AGF260CT-ND |
| OS102011MA1QN1 | CKN9559-ND |
| OS203011MA2QP1 | CKN9562-ND |
| TLV75533PDBVR | 296-50411-1-ND |
| UPD350A/Q8X | UPD350A/Q8X-ND |
| MIC94041YFL-TR | 576-3226-1-ND |
| MIC2009YML-TR | 576-1681-1-ND |
| ADM7171ACPZ-3.3-R7 | 505-ADM7171ACPZ-3.3-R7CT-ND |
| CP2102N-A02-GQFN28R | 336-5890-1-ND |
| ADUM341E0BRWZ-RL | 505-ADUM341E0BRWZ-RLCT-ND |
| SP485REN-L/TR | 1016-SP485REN-L/TRCT-ND |
| SP3232EEY-L | 1016-1109-5-ND |
| TLV62084DSGR | 296-40605-1-ND |
| W25Q80DVZPIG | W25Q80DVZPIG-ND |
| GL3224-OIY04 | |
| SN74LVC1G14DCKR | 296-11608-1-ND |
| SST26VF016BT-80E/SN | SST26VF016BT-80E/SNCT-ND |
| USB5926CT_KD | 150-USB5926CT/KDCT-ND |
| VXM7-9013-25M0000000 | 150-VXM7-9013-25M0000000CT-ND |
영문 원본: Introducing the All-in-One USB Hub for Seamless Device Integration