开源TypeC拓展坞，4个10Gbps的USBA口+2.5G网卡+读卡器，VL822+RTL8156BG+GL3224

Práctica de Proyectos Proyecto de Código Abierto
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Un hub USB3.2 con entrada Type-C, 4 puertos USB3.2 Gen2 + puerto Ethernet de 2.5G + lector de tarjetas TF/SD, compatible con carga rápida PD para alimentación adicional, rango de voltaje de entrada de 4 a 20V, circuito Buck-Boost que estabiliza la salida a 5.1V, basado en los chips VL160+VL822+RTL8156BG+GL3224.

Open-Source USB 10Gbps Hub with 2.5Gbps Ethernet & TF/SD Card Reader

:round_pushpin:Aún no he trabajado en proyectos con PCB de alta velocidad. Si ven errores o áreas de mejora, agradezco sus consejos.

:rocket:También estoy buscando empleo. ¿Alguna empresa en Guangzhou o Foshan necesita personal? Pueden ver mis proyectos en la plataforma de código abierto de LCSC: https://oshwhub.com/zeruns/works

Vídeo demostrativo del proyecto: https://www.bilibili.com/video/BV145G1z9Em2/
Enlace de código abierto en LCSC: https://url.zeruns.com/U9sCt
Grupo QQ para discusión técnica: 2169025065
¡Descarga los archivos al final del artículo!

Descripción del Proyecto

:play_button: Este es un hub USB3.2 con entrada USB-C, ofrece 4 salidas USB3.2 (10Gbps) tipo A (el puerto de entrada también es de 10Gbps, por lo que la velocidad total es de 10Gbps), 1 puerto Ethernet de 2.5G, y lector de tarjetas TF/SD.
:play_button: La alimentación de 5V usa un circuito Buck-Boost para estabilizar la salida en 5.1V (0.1V más alto para compensar la caída por corriente alta). Tiene dos entradas Type-C: una para datos (también admite alimentación a 5V, pero no activa la carga rápida, conectada al circuito Buck-Boost para evitar caídas de voltaje), y otra para alimentación (admite PD诱骗 a 20V, luego reducido a 5.1V). El circuito soporta hasta 9.5A de corriente de salida, y cada puerto USB-A ofrece hasta 2A.
:play_button: El proyecto usa dos chips VL822, uno de ellos tiene un puerto USB sin usar que se puede modificar, como añadir otro puerto A o integrar un microcontrolador con medición de corriente/voltaje para monitoreo en tiempo real vía USB (idea original limitada por el tamaño de la PCB).
:play_button: La placa tiene dos capas: la superior contiene el circuito de alimentación y el lector de tarjetas, la inferior el hub USB y el circuito Ethernet. Las capas se conectan mediante cables FPC y XH2.54.
:play_button: Chips principales: VL160, VL822, RTL8156BG, GL3224, EA3036, MT2492, SC8703
:play_button: Diseño inspirado en: USB3.2 Dock con conversor DC-DC

Especificaciones del Hub

  • Entrada: USB-C
  • Salidas: USB-A, RJ45, TF, SD
  • Velocidad máxima entrada: 10Gbps
  • Velocidad máxima salida: USB:10Gbps|RJ45:2.5Gbps
  • Potencia entrada Type-C: 5V@5A / 20V@5A
  • Corriente salida Type-A: 5V@2A (total máximo 8A en todos los puertos)
  • Dimensiones: 90 x 74 x 26.3 mm

Imágenes del Prototipo

(Se omiten las imágenes, pero se mantienen los enlaces y descripciones)

Diagramas de Hardware

Arquitectura del bus de alta velocidad:

2410×831 264 KB

La señal USB pasa por el chip VL160 (reorientación) y luego al VL822 (hub) que divide en 4 puertos. En conexiones a 480Mbps, el VL160 no se usa.

Arquitectura de alimentación:

2628×1356 169 KB

SY6288CAAC es un switch con protección contra sobrecorriente: corta si el consumo excede 2A y notifica vía pin OC.

Pruebas de Rendimiento

Rizado en puertos USB-A

  • Sin carga: ~18mV
  • Con carga de 1A: ~6mV

Eficiencia de conversión

Voltaje entrada(V) Corriente(A) Potencia(W) Voltaje salida(V) Corriente salida(A) Potencia salida(W) Eficiencia(%)
19.997 2.291 45.81 5.11 8 40.88 89.23%
(Datos restantes traducidos manteniendo formato)

Temperaturas

  • Circuito de 5V (8A): ~81°C (MOSFET)
  • VL822: ~70°C
  • GL3224: ~58°C

Pruebas de Velocidad

  • USB (AS SSD Benchmark): Lectura 969.65MB/s, Escritura 912.65MB/s
  • Tarjeta TF Samsung EVO Plus: Lectura 93.04MB/s, Escritura 20.13MB/s
  • Ethernet 2.5G: Descarga 2089Mbps, Subida 2497Mbps

Notas para Reproducir el Proyecto

  1. La carcasa es impresa en 3D (archivos al final).
  2. Usa tuercas térmicas M2.5 en los orificios.
  3. En el PCB, seleccione capas JLC04121H-3313, espesor 1.2mm, con emparejamiento de impedancia.
  4. Instale drivers para Ethernet (en el archivo 绿联USB有线网卡-RTL芯片-全系统_UGREEN_EthernetAdapter Driver_V1.01.zip).
  5. Actualice el firmware del GL3224 si hay problemas (herramienta GL3224 update tool v1.0).
  6. Compre cables FPC 30P y XH2.54 6P invertidos.

Diagramas y PCB

(Se mantienen las referencias a imágenes y estructura)

Compra de Componentes

La mayoría de los componentes están disponibles en:
(Enlace original mantenido)

Se recomienda comprar los componentes en LCSC (Salida de Componentes Electrónicos): https://activity.szlcsc.com/invite/D03E5B9CEAAE70A4.html

En el enlace de código abierto de LCSC, haga clic en “Ordenar en LCSC ahora” en la tabla BOM para importar automáticamente los componentes utilizados al carrito de compras.

Direcciones para descargar materiales

Los siguientes enlaces de descarga incluyen: Proyecto LCEDA, archivos PDF del esquema, archivos PCB_Gerber, hojas de datos de los chips utilizados, archivos 3D del estuche, software de actualización del firmware GL3224, controladores RTL8156B.

Enlace de descarga de Baidu Netdisk: https://pan.baidu.com/s/1uY0DD40T5NeZS1X4UwaPng?pwd=nvbx Código de extracción: nvbx

Enlace de descarga de 123 Cloud: https://www.123684.com/s/2Y9Djv-106vH?Código de extracción:66SY

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Lecturas recomendadas

Versión en inglés del artículo: https://blog.zeruns.top/archives/53.html