USB1.1协议中文完整在线版-7.2 电压分布_USB开发网

二、电压分布

　　所有USB设备的缺省电压为低电压，当设备要从低电压变化到高电压时，则是由软件来控制的。在允许设备达到高电压之前，软件必须保证有足够的电压可供使用。

　　USB支持一定范围的电压来源和电压消耗供应者，包括如下的部分。

根端口集线器：它是直接与USB主机控制器相连的，并与其相同的电源来源。从外部获得操作电压(AC或DC)的系统，在每个端口至少支持五个单位负载，这些端口称为高电压端口。由电池组提供电压的系统可以支持一个或五个单位负载。哪些只能支持一个单位负载的端口称为低电压端口。
从总线获得电压的集线器：它的所有内部功能设备和下形端口都从它的上形端口的Vbus上获得电压。在电压升高时，它可以接一个单位负载，经过初始设置后，它可以接五个单位负载。初始设置电压被分配给了集线器，任一固定功能设备和外部端口。它的外部端口只能接一个单位负载，当集线器处于活动或挂起态时，它必须为这个端口提供电流。该种集线器如图13所示。

图13 总线提供电压的集线器

自给电压集线器：如图14所示，它的任一内部功能设备和下形端口不再从Vbus上获得电压，但当它的其余部分电压下降时，它的USB接口可接一个单位负载并从Vbus处获得电压，以允许该接口能工作。从外部(从USB)获得操作电压的集线器，可在每个端口接五个单位负载。由电池组提供电压的集线器，每端口可接一个或五个单位负载。

图14 复合的自己电压集线器

从总线获得电压的低电压功能设备，如图15，该种设备上的所有电压均来自Vbus，在任一时刻，它们最多只能接一个单位负载。

图15 总线提供的低电压功能设备

从总线获得电压的高电压设备：如图16所示，该种设备上的所需电压均来自Vbus。在电压升高时，它们至多只能接一个单位负载，但当初始设置后，可接五个单位负载。

图16 总线提供的高电压功能设备

自给电压功能设备，如图17，当它的其余设备电压下降时，它可以接一个单位负载，并从Vbus上获取所需电压，以使USB接口处于活动状态。

图17 自给电压功能设备

　　在前面，我们已经讲过HUB的挂起与唤醒，下面我们来谈谈在这两种情况下的电压分布情况。

　　低电压设备或高电压设备工作低电压下时，它们所允许的挂起电流限制为500uA，如果一个设备被初始设置为高电压并且具有远程唤醒功能，则在挂起期间，它的电流可达到2.5mA。

　　当一个集线器处在挂起状态时，它必须仍能为每个端口提供最大电流值。对于具有远程唤功能的设备，当它的电压在升高而系统的其余部分仍处于挂起态时，上面的要求是十分必要的。

　　当设备被唤醒时(远程唤醒或由唤醒信号唤醒)，它们此时必须能限制Vbus上的流入电压，集线器Vbus所允许的最大电压落差为330mV。设备必须有足够的分流电容器或要有一个可控制的电压打开顺序，以便当设备正在被唤醒的任一时间内，从集线器来的电流不能超过端口的最大电流允许值。

　　最后，我们来谈谈设备的动态加载与卸载。

　　插入或拨掉一个集线器或其它功能设备时，不应影响网络中其余设备的正常工作为前提。卸载掉一个功能设备将中止设备与主机间的通信，此时集线器向主机警告该端口已被中断。

　　设备从网络中卸去时，电缆的电感系统将在设备电缆的开口端产生一个很大的回流电压，它是没有破坏性的。但在电缆设备的末端必须有一些小容量的电容器，以保证产生的回流电压不会引起设备端电压极性的改变。但回流电压会产生噪音，通常利用分流电容器进行适当分流以减少噪音，分流电容器对回流电压及其产生的噪声进行缓和。

　　动态加载某设备可能会产生强电流，因而会使HUB上的Vbus低于它的最小工作电压，因此必须引用一些限流装置。

　　在动态加载期间，通过使连结器上的信号端口处于空闲，以使其免受强电流的破坏，这样为了使电压端口首先进行联系。这就保证，在信号端口连接前，分布在下形设备上的电压是可利用的。另外，在连接期间，信号线均处于高阻抗状态，为了使标准信号线上此时没有电流流动。