# 開源 USB 10 Gbps 集線器，具備 2.5 Gbps 乙太網路與 TF/SD 卡讀卡機 (VL822+RTL8156BG+GL3224)

**URL:** <https://bbs.eeclub.top/t/topic/190>\
**Category:** 开源项目 / Open-Source Project\
**Tags:** Hardware, USB, Open-Source, Card-Reader, USB-HUB\
**Created:** [2025 年11 月 4 日 10:09 UTC](https://bbs.eeclub.top/t/topic/190 "2025-11-04T10:09:09Z")\
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作者： ![zeruns](https://bbs.eeclub.top/user_avatar/bbs.eeclub.top/zeruns/32/7_2.png) [@zeruns](https://bbs.eeclub.top/u/zeruns)\
发布日期： [2025 年11 月 4 日 10:09 UTC](https://bbs.eeclub.top/t/topic/190/1 "2025-11-04T10:09:10Z")

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**开源一款Type-C输入的USB3.2扩展坞：4个USB3.2 Gen2接口 + 2.5G以太网 + TF/SD卡读卡器，支持PD快充辅助供电，输入电压范围4至20V，采用Buck-Boost电路将输出稳压至5.1V，基于VL160 + VL822 + RTL8156BG + GL3224芯片设计。**

开源USB 10Gbps集线器，带2.5G以太网和TF/SD卡读卡器

📍这是我第一次设计高速PCB项目，此前从未接触过此类设计。如有任何改进建议或发现错误，恳请不吝指教！

🚀另外，我目前正在线上寻找工作机会。如果广州或佛山地区有雇主正在招聘，欢迎联系我。您可以通过我的OSHWHub主页查看我的开源项目：[https://oshwhub.com/zeruns/works](https://oshwhub.com/zeruns/works)

**项目演示与设计过程视频：** [https://www.bilibili.com/video/BV145G1z9Em2/](https://www.bilibili.com/video/BV145G1z9Em2/)

**OSHWHub开源仓库地址：** [https://url.zeruns.com/U9sCt](https://oshwhub.com/zeruns/usb-c-expansion-dock-4-a--port-t)

**电子/单片机技术QQ群：** [2169025065](https://qm.qq.com/q/haWR2WfhIc)

**下载链接在文章末尾！**

## 项目概述

▶ 这是一款采用USB-C输入的USB3.2扩展坞，配备四个USB3.2（10 Gbps）Type-A输出接口（输入端口也支持10 Gbps，因此总带宽为10 Gbps），另含一个2.5G以太网口以及TF/SD卡读卡器。

▶ 5V电源部分采用Buck-Boost升降压转换器，输出稳压至5.1V（额外0.1V用于补偿大电流下的电压压降）。设备设有两个Type-C输入接口：其中一个为数据接口（也可供电，但不触发快充协议，仅接受5V输入，并通过转换器供电，防止重载时电压下降）；另一个为专用电源接口（支持PD快充，可协商输出20V，再经转换器降压至5.1V）。5V电源总输出能力可达9.5A，每个USB-A端口最大支持2A输出。

▶ 本项目使用了两颗VL822芯片，其中一颗仍有一个未使用的USB接口，可用于扩展——例如增加一个Type-A输出，或接入带电压/电流检测功能的微控制器，实时采集各USB端口的功耗数据并通过USB上传至主机PC。这对于嵌入式调试或USB设备功耗监控非常有用（这原本是我的初始计划，但因PCB尺寸限制为避免板子过大而暂未实现）。

▶ 整体设计分为两块板：上层板集成5V Buck-Boost电源电路和读卡器电路，下层板则包含USB集线器和2.5G以太网电路。两块板通过FPC排线和XH2.54排针连接。

▶ 主要芯片：VL160、VL822、RTL8156BG、GL3224、EA3036、MT2492、SC8703

▶ 本设计参考了项目“带独立稳压的USB3扩展坞”：[https://oshwhub.com/leo\_lin/usb3-dock-with-dc-dc-converter](https://oshwhub.com/leo_lin/usb3-dock-with-dc-dc-converter)

## 扩展坞规格参数

- **输入接口：** USB-C
- **输出接口：** USB-A、RJ45、TF、SD
- **最大输入数据速率：** 10 Gbps
- **最大输出数据速率：** USB: 10 Gbps | RJ45: 2.5 Gbps
- **Type-C最大输入功率：** 5V@5A / 20V@5A
- **Type-A最大输出电流：** 5V@2A（所有端口合计最大8A）
- **尺寸：** 90 × 74 × 26.3 mm

## 产品实物图

安装外壳后

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/a897e018282d04157c4faa33ec206f67373b8bf7.webp)

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/1fe61156680302acb4cdd95618f510efe0390ec5.webp)

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/1dbaa9bde0d754fdf422e27b831c21f0d57fa0aa.webp)

通电运行状态

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/546371c3241265a675d0458736183da581c88ca4.webp)

电路板整体

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/f302d9a95217f407022993734ef54a0b0638bff9.webp)

底板正反面

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/f06e81b6a92968cf768aab548263ccd8d482e177.webp)

顶板正反面

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/16b6af42dffb4a2b069f4ee18b8abfd2710967a5.webp)

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/46e74fac41ab40c183fcf62e90a85ad85d108093.webp)

## 硬件实现

当用户将扩展坞连接至5 Gbps或更高速率的USB接口时，

**高速总线硬件框图：**

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/9cb130b5c21095588a044066d268123f20a3ebea.jpeg)

在此情况下，USB数据线首先经过VL160电平翻转芯片（实现Type-C正反插功能），翻转后的USB信号送入VL822集线器芯片，将单路USB输入扩展为四路USB输出。

当连接的是480 Mbps接口而非5 Gbps及以上时，USB信号将绕过VL160芯片，直接进入VL822集线器，此时下行最高速率为480 Mbps。

**扩展坞电源硬件框图：**

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/9ac5b00b46a9d141e5ed9e713bcde8df87f1839c.png)

SY6288CAAC是一款内置过流保护的电源开关。当下游负载超过2A时，开关会断开电源，并将OC引脚拉低，通知控制器发生过流状况。

## 性能测试

### TYPE-A端口输出纹波

空载：约18 mV纹波

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/01afe04963bedc7eaa0fa185d060b15dc3c2ffca.webp)

带1A负载：约6 mV纹波

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/4feca2793e2a425a8cb255a515515b67f19f1213.webp)

### 电源转换效率

| 输入电压 (V) | 输入电流 (A) | 输入功率 (W) | 输出电压 (V) | 输出电流 (A) | 输出功率 (W) | 效率 (%) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 19.997 | 2.291 | 45.81 | 5.11 | 8 | 40.88 | 89.23 |
| 19.998 | 1.122 | 22.44 | 5.15 | 3.999 | 20.59 | 91.79 |
| 19.998 | 0.569 | 11.38 | 5.18 | 2.002 | 10.37 | 91.14 |
| 4 | 2.839 | 11.36 | 5.20 | 2 | 10.40 | 91.58 |
| 4 | 8.063 | 32.25 | 5.17 | 5 | 25.85 | 80.15 |

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/d89240e05f819186c96ad5cfe760b727012a45e4.jpeg)

### PD快充协议协商测试

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/9867b894fc14520222b004612c23098132249089.webp)

### 热成像测试

当5V电源电路输出8A电流时，MOSFET温度约为81°C（环境温度约27°C）

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/b2867b4527f7a57a810d42bf4dc8f5098ef4e630.jpeg)

VL822芯片在全负载读写状态下温度约为70°C（环境温度约25°C）

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/d824ecb6005bb66dfaf996c8f794115662a175c9.jpeg)

GL3224芯片在全负载读写状态下温度约为58°C（环境温度约27°C）

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/5a9bbdc6a3c59a25fa6edc3dc0a5f0fd296941cb.jpeg)

### USB带宽测试

将扩展坞连接至电脑USB 10 Gbps端口，再接入一个HDD硬盘盒（RTL9210B），使用AS SSD Benchmark测试结果为：读取969.65 MB/s，写入912.65 MB/s。

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/0308b47f5d025eebd64d1864655a1f60423da38c.png)

### TF/SD卡读卡器速度测试

使用三星EVO Plus TF卡测试：读取93.04 MB/s，写入20.13 MB/s。

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/2588931e34a9114e2e4ecedf6bc4f3596b147929.png)

### 2.5G以太网速度测试

使用内网测速服务器测试：下载2089 Mbps，上传2497 Mbps。

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/9c8aef8b80aa4e8a2c89a6ca9abcfb88a93d26c8.png)

## 复现说明1. 外壳采用3D打印制作，3D模型文件可在文章末尾的下载链接中获取。

1. 外壳上的螺丝孔需要使用M2.5压铆螺母——用烙铁加热后压入安装位置即可。
2. 在订购PCB时，请选择 **JLC04121H-3313** 层压结构，并设置 **1.2 mm 板厚** ，且务必进行 **阻抗匹配** 。
3. 某些系统可能无法达到完整的以太网速度；您需要安装 `绿联USB有线网卡-RTL芯片-全系统_UGREEN_EthernetAdapter Driver_V1.01.zip` 压缩包中包含的驱动程序（见文末下载链接）。
4. 某些系统可能出现读卡器性能下降的情况；您可以尝试使用下方资源中的 `GL3224 update tool v1.0` 文件夹内的工具升级固件。出厂固件版本为1532，最新版本为1539。如果无需升级，可省略焊接Flash芯片的步骤。
5. 请务必订购反向（反转）方向的30针FPC排线和6针XH2.54排线。

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/7e6b74ce0d1c5ca4431d03572c54398435fe3f4d.png)

M2.5 × 8 × 4 压铆螺母

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/33c84570d87a05513465df44a118e3761c0ec0a7.jpeg)

## 原理图

### 上层板

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/e60630a61bcaf51b7ecc41f1c7c8ae046230c188.png)

### 下层板

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/1d9a65595ddcc9fec6fdbeef3fb761ef8a40330d.png)

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/c05fa30d6b047a0c72a9bac52420bd138ea323a6.png)

## PCB布局

### 上层板

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/e82b8d3045bae20973d6d5d46d5ea778e5ea547a.png)

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/ed147b5486e2c97db0207968eff6ef674895c9f3.png)

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/bf00eacf331f5d1cae101c906ac2a53b71eb0170.png)

### 下层板

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/8f2adb88f1cc49576f2301df4378e998983ee7d0.png)

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/8304bda0d2fc67e9e2bddaf8bd6a0e0ecc177892.png)

 ![](https://s3.eeclub.top/original/1X/31e4dd35e467df4b01e31464f7dd225ee560b2c9.png)

## 元器件购买链接

本项目大部分元器件的购买链接均可在此处找到：

- 0603电阻电容样品本：[https://s.click.taobao.com/ri755xr](https://s.click.taobao.com/t?e=m%3D2%26s%3DP5xJrnA4ZMdw4vFB6t2Z2ueEDrYVVa64YUrQeSeIhnK53hKxp7mNFupH%2BKVf1VvfLAf8DPHTQJb0JlhLk0Jl4QTquP0kWxBLBDnvz6xo38xspWc9%2BCL4bTGF1ceZMhPo8mL8HhJ3EdVrH4ks4QyiY4z4rjZDGVMAoWB1bBB0CP79YROvGQ4YMv1SarTXhIOT%2FcbizUjsed91ACZjtLIOhX9VVEGzmFPQufCYtzf4gN5Mv2WyrfcLPZOYGbSRFD%2BoMGPUnJwcS2S0zvIVVx%2BPc2%2F51BzEHetfxglKFrfPmkzgk553RHFro%2FLdVM2FqYAKaQHxCkeePY%2FGDF1NzTQoPw%3D%3D&union_lens=lensId%3APUB%401745871254%4021071d05_1b99_1967e093367_c173%40023ZJ2x5bTZ5uo6MeXZ5aJws%40eyJmbG9vcklkIjo4MDY3NCwiic3BtQiiI6Il9wb3J0YWxfdjJfcGFnZXNfcHJvbW9fZ29vZHNfaW5kZXhfaHRtIiiwiic3JjRmxvb3JJZCI6IjgwNjc0In0ie%3BtkScm%3AselectionPlaza_site_4358_0_0_0_1_1745871254448114794199%3Bscm%3A1007.30148.329090.pub_search-item_7e705ebb-5fbd-4289-9209-ae21642bf6c0_)
- VL160芯片：[https://s.click.taobao.com/xRw35xr](https://s.click.taobao.com/t?e=m%3D2%26s%3D8EdcAX0v2jhw4vFB6t2Z2ueEDrYVVa64g3vZOarmkFi53hKxp7mNFupH%2BKVf1Vvfe1HXn7cVBlH0JlhLk0Jl4QTquP0kWxBLBDnvz6xo38xspWc9%2BCL4bTGF1ceZMhPo8mL8HhJ3EdVrH4ks4QyiY4z4rjZDGVMAvOMeg%2FCXWIQ%2BxTkjxeW0O5ESMSIvSnZOMN7NXhFCiykkSeKxl6izg1J4U82NBmJBbMPOLP%2FQyBqb6Y8OkGYAZv2jeSmBeJv5aT9OCpRc6nfwMwjhVgDb55GZ9wPRcXV%2BQ%2FMlsmagC3SOKC%2B6ZCYc%2BpYktMaGiiznxiXvDf8DaRs%3D&union_lens=lensId%3APUB%401745871402%40213d2ad3_0ed4_1967e0b760d_36c4%400220WNKETLHGUJtSM8TbF0cX%40eyJmbG9vcklkIjo4MDY3NCwiic3BtQiiI6Il9wb3J0YWxfdjJfcGFnZXNfcHJvbW9fZ29vZHNfaW5kZXhfaHRtIiiwiic3JjRmxvb3JJZCI6IjgwNjc0In0ie%3BtkScm%3AselectionPlaza_site_4358_0_0_0_1_1745871402573114794199%3Bscm%3A1007.30148.329090.pub_search-item_07ae7977-a3f3-42b3-96d8-570fa1555683_)
- VL822芯片：[https://s.click.taobao.com/o5V35xr](https://s.click.taobao.com/t?e=m%3D2%26s%3DDcnXLwzmRQ1w4vFB6t2Z2ueEDrYVVa64g3vZOarmkFi53hKxp7mNFupH%2BKVf1VvfaihQi4R3%2FLn0JlhLk0Jl4QTquP0kWxBLBDnvz6xo38xspWc9%2BCL4bTGF1ceZMhPo8mL8HhJ3EdVrH4ks4QyiY4z4rjZDGVMAvOMeg%2FCXWIQ%2BxTkjxeW0O5ESMSIvSnZOMN7NXhFCiynkKZZmhqn72IlwHglg9nMFbJ1DOdReT7va%2FyupmBmAAb6SHAiptE7TE3NOdvBRC0WMJi1gYBJvNFSsXCNd9EoxgOXjJZB2iZQardlEIdewCJc3ojOYRjRPomfkDJRs%2BhU%3D&union_lens=lensId%3APUB%401745871481%40213d6f57_1b21_1967e0ca958_6073%40025WuRS1BRhKeOUFSpa302RB%40eyJmbG9vcklkIjo4MDY3NCwiic3BtQiiI6Il9wb3J0YWxfdjJfcGFnZXNfcHJvbW9fZ29vZHNfaW5kZXhfaHRtIiiwiic3JjRmxvb3JJZCI6IjgwNjc0In0ie%3BtkScm%3AselectionPlaza_site_4358_0_0_0_1_1745871481252114794199%3Bscm%3A1007.30148.329090.pub_search-item_fe672c6d-0fa3-4ac7-b6b0-774493be7077_)
- GL3224芯片：[https://s.click.taobao.com/lj98olr](https://s.click.taobao.com/t?e=m%3D2%26s%3DHVqwyVanKeNw4vFB6t2Z2ueEDrYVVa64YUrQeSeIhnK53hKxp7mNFupH%2BKVf1Vvf4f6%2FGnaiAz%2F0JlhLk0Jl4QTquP0kWxBLBDnvz6xo38xspWc9%2BCL4bTGF1ceZMhPo8mL8HhJ3EdVrH4ks4QyiY4z4rjZDGVMA569A3bhmEVLoDOSx%2FyKnTaLWMw3EOEsyei2B3s1dHL%2Fc6mknC3l62P8iS4YjqDYnMnHEs1V6Ge2eYZWttpU5x%2FIMYeeYZKazdu2gaLMO%2BkKPG7Qsib%2BDjf43BXZWI16Qj4MrAUsR31Dl1SxDw1i9uP7nyHmkoZi7jXqRIPz8TKjaMBQvp1Mo9cYMXU3NNCg%2F&union_lens=lensId%3APUB%401745871510%402103f530_1b40_1967e0d1a17_a088%400254verxytzNKivKagTcdE0N%40eyJmbG9vcklkIjo4MDY3NCwiic3BtQiiI6Il9wb3J0YWxfdjJfcGFnZXNfcHJvbW9fZ29vZHNfaW5kZXhfaHRtIiiwiic3JjRmxvb3JJZCI6IjgwNjc0In0ie%3BtkScm%3AselectionPlaza_site_4358_0_0_0_2_1745871510094114794199%3Bscm%3A1007.30148.329090.pub_search-item_43585ff6-5ab2-4c93-9349-8f9e7c18bd52_)
- SC8703QDER芯片：[https://s.click.taobao.com/n8fz4xr](https://s.click.taobao.com/t?e=m%3D2%26s%3DO%2Fn%2Fu2DOVKRw4vFB6t2Z2ueEDrYVVa64g3vZOarmkFi53hKxp7mNFupH%2BKVf1VvfhsKUxrEKxkL0JlhLk0Jl4QTquP0kWxBLBDnvz6xo38xspWc9%2BCL4bTGF1ceZMhPo8mL8HhJ3EdVrH4ks4QyiY4z4rjZDGVMANcheP%2F17HnT5i%2B3KLlELdP1SarTXhIOTUdDn0Cj7EhPVM68bka93fhe1I6YYt%2F0Owob0RG9y2S%2Fy1hZh03LZjYVX%2FBYhkjQGx3ERg3jxbde5e34%2BCKKvgXB6Jd9pUfrR1KilmKsn0wwWmIxBZmSdr30x3nxkMecGxg5p7bh%2BFbQ%3D&union_lens=lensId%3APUB%401745871625%400bb83434_1bc5_1967e0edbbf_89fd%40027aTAvz9wXKyob1Q5Xabcf1%40eyJmbG9vcklkIjo4MDY3NCwiic3BtQiiI6Il9wb3J0YWxfdjJfcGFnZXNfcHJvbW9fZ29vZHNfaW5kZXhfaHRtIiiwiic3JjRmxvb3JJZCI6IjgwNjc0In0ie%3BtkScm%3AselectionPlaza_site_4358_0_0_0_11_1745871625213114794199%3Bscm%3A1007.30148.329090.pub_search-item_8b7bfd56-c0c7-4e20-a09e-df6e991b98a2_)
- RTL8156B芯片：[https://s.click.taobao.com/dkC3olr](https://s.click.taobao.com/t?e=m%3D2%26s%3Di1aAw2M6sbdw4vFB6t2Z2ueEDrYVVa64g3vZOarmkFi53hKxp7mNFupH%2BKVf1VvfTrwYgGkuGEX0JlhLk0Jl4QTquP0kWxBLBDnvz6xo38xspWc9%2BCL4bTGF1ceZMhPo8mL8HhJ3EdVrH4ks4QyiY4z4rjZDGVMAvOMeg%2FCXWIQ%2BxTkjxeW0O5ESMSIvSnZOMN7NXhFCiymEpRNKyQ7url2FsPYEIqWJil9kzBycJTvR0ciDb%2ByccHf%2FwwK%2B8xSOVDA%2FNvqTxISMJi1gYBJvNFSsXCNd9EoxgOXjJZB2iZRMi8Wb21kSRcHI5QOeBK%2BSomfkDJRs%2BhU%3D&union_lens=lensId%3APUB%401745871882%400be360d5_1b79_1967e12c898_bb4a%40026XwQNTmqQfU3cD8lZW8uwF%40eyJmbG9vcklkIjo4MDY3NCwiic3BtQiiI6Il9wb3J0YWxfdjJfcGFnZXNfcHJvbW9fZ29vZHNfaW5kZXhfaHRtIiiwiic3JjRmxvb3JJZCI6IjgwNjc0In0ie%3BtkScm%3AselectionPlaza_site_4358_0_0_0_1_1745871882416114794199)
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## 资源下载链接

以下链接包含 LCSC EDA 项目、PDF 原理图、PCB Gerber 文件、所有使用芯片的数据手册、3D 外壳模型文件、GL3224 固件升级工具以及 RTL8156B 驱动程序。

百度网盘：[https://pan.baidu.com/s/1uY0DD40T5NeZS1X4UwaPng?pwd=nvbx](https://pan.baidu.com/s/1uY0DD40T5NeZS1X4UwaPng?pwd=nvbx)（提取码：nvbx）

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