【应用】采用模拟开关RS2227进行USB设备接口切换，具有良好信号完整性和优秀的通道间抗串扰功能

时间： 2019-12-31 来源：世强

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先介绍下项目背景，笔者设计一款充电底座用于回收便携式设备内的数据，该便携式设备是USB数据接口，同时要求当充电底座连接至PC时也可以回收便携式设备内的数据。根据设计要求充电底座关键原理框图如下：

图 1 充电底座关键原理框图

为了达到设计要求，需要使用一个模拟开关用于USB的切换，这里我们选用的是润石科技的RS2227，RS2227是一款低功耗双刀双掷（DPDT）模拟开关，带宽可达480Mbps，官方主推功能就是应用于USB2.0的切换，其每路开关都是双向的，不仅具有良好的信号完整性，而且通道间具有很好的抗串扰功能。RS2227导通电阻为6Ω，虽然比沁恒的CH440大一些，但相比CH440价格要便宜很多，有很好的性价比，利于成本控制。

USB切换电路原理如下：

图 2 RS2227外围原理图

当USB未连接至PC时，RS2227的S脚被R6的下拉至低电位，根据真值表（图 3）可知，此时设备的USB通路（J3）被切换至HSD1通道，即被连接至Linux嵌入式主机，设备内数据被回收至嵌入式主机。

当USB连接至PC时，RS2227的S脚被USB的供电VBUS置为5V，根据真值表（图 3）可知，此时设备的USB通路（J3）被切换至HSD2通道，即被连接至PC的USB接口，可以通过PC软件回收设备内的数据。

图 3 SR2227真值表

设计注意事项:

由于通讯接口都是直接暴露在设备壳体外的，所以需要对接口做静电防护设计，从原理图也可以看出除RS2227与USB接口外还有些其他器件，这些器件就是用于保护电路不被外部静电损坏的。D4-D7（UDD32C05L01）是ESD管，U2（USBLC6-2P6）为ESD二极管阵列。LAYOUT时需要格外注意的是这些ESD管应尽量靠近对外接口处，从而具有更短的放电回路。

图 4 PCB图

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产品型号	品类	CH	Type	RON(@5V)（Ω）	-3dB Bandwidth（MHz）	VCC（V）	Iq（μA）	VINH(@5V)（V）	tON(@5V)（ns）	tOFF(@5V)（ns）
RS2101	模拟开关	1	1:2	3Ω	120MHz	1.8V~5.5V	1μA	0.6V~1.5V	29ns	17ns