AZ01C USB-C
AZ01C USB-Cは、AZ01 USBの後継となるUSB-C to UART変換リーフです。USB接続時はFTDI製FT234XDによるUSB-UART変換を行い、USB VBUSから生成した3.3V電源をLeafony Busへ供給します。
本ページは、公開リポジトリ leafony/az01c-usb-c の設計情報をもとに記載しています。仕様や部品構成は今後変更される可能性があります。
- LeafonyリーフへのMCU書き込み
- LeafonyリーフのUARTデバッグ
- USBからLeafony Busへの3.3V電源供給
AZ01C USB-Cは、USB Type-Cコネクタを搭載したUSB-UART変換リーフです。USB VBUS 5VからTPS6282533で3.3Vを生成し、MAX40200AUK+T ideal diodeを通してLeafony Busの3.3Vレールへ供給します。
USB未接続時に他リーフから3.3Vが供給される構成でも、UART信号線と3.3V電源ラインのバックフィードを抑えることを設計方針としています。TX/RX信号線はTS3A4741で物理的に切断し、3.3V電源ラインはMAX40200AUK+TでTPS6282533側への逆流を遮断します。
| 項目 | Min | Typ | Max | 単位 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|
| USB VBUS入力電圧 | 4.5 | 5.0 | 5.5 | V | USB-C UFP/Sinkとして使用 |
| Buck出力電圧 P3V3_BUCK | 3.27 | 3.30 | 3.33 | V | TPS6282533固定3.3V、精度±1% |
| Leafony Bus 3.3V出力 | - | 3.26 | - | V | MAX40200通過後。500mA時は約43mV低下 |
| Leafony Bus 3.3V出力電流 | - | - | 500 | mA | 本設計での上限 |
| MAX40200逆方向リーク | - | 0.07 | 1.5 | uA | Leafony Bus +3.3VからP3V3_BUCK方向 |
| UART通信速度 | 300 | - | 3,000,000 | baud | FT234XD仕様 |
| UART I/O論理電圧 | - | 3.3 | - | V | FT234XD VCCIOをLeafony Bus 3.3V railに接続 |
| USB接続時アイドル消費 | - | 12 | - | mA | FT234XD、Buck、MAX40200、LED周辺を含む概算 |
| 動作温度範囲 | -40 | 25 | +85 | ℃ | 構成部品の最小共通範囲 |
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 外形寸法 | Leafony 20mm x 20mm |
| 基板厚 | 0.8mm推奨 |
| 層数 | 4層 |
| 実装 | 両面実装 |
| USBコネクタ | Hirose CX90M-16P |
| 外部接続 | Leafony Bus 29ピン |
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| USB規格 | USB 2.0 Full Speed (12Mbps) |
| コネクタ | USB Type-C |
| Type-Cロール | UFP / Sink Only |
| CC抵抗 | CC1, CC2をそれぞれ5.1kΩでGNDへプルダウン |
| USB PD | 非対応 |
| ドライバ | FTDI VCP / D2XX |
電源アーキテクチャ
Section titled “電源アーキテクチャ”USB VBUSからTPS6282533でローカル電源レール P3V3_BUCK を生成し、MAX40200AUK+Tを介してLeafony Bus側の +3.3V rail へ供給します。MAX40200を入れることで、USB未接続時に他リーフからLeafony Bus 3.3Vが供給されても、TPS6282533やVBUS側への逆流を遮断します。
| 状態 | 電源 | UART信号線 | 備考 |
|---|---|---|---|
| USB接続、外部3.3Vなし | TPS6282533からLeafony Busへ3.3V供給 | TS3A4741 ON | 通常のUSB-UART動作 |
| USB未接続、外部3.3Vなし | VBUS=0V、P3V3_BUCK=0V、Leafony Bus 3.3V=0V | TS3A4741 OFF | 基板側は実質停止 |
| USB未接続、他リーフから3.3V供給 | Leafony Bus 3.3Vは外部から印加。MAX40200が逆流を遮断 | TS3A4741 OFF | FT234XD.3V3OUT=0Vのためスイッチ制御はOFF |
| USB接続、他リーフも3.3V供給 | 電源競合に注意 | TS3A4741 ON | システム側で電源ORing方針を確認 |
バックフィード対策
Section titled “バックフィード対策”| 経路 | リスク | 対策 |
|---|---|---|
| UART TX/RX信号線 | 他リーフMCUのTX/RXがFT234XDのI/O保護素子を通じてFT234XD側を半端に給電する | TS3A4741をTX/RXに直列挿入し、USB未接続時はOFF |
| 3.3V電源ライン | 他リーフの3.3VがTPS6282533のSW/L1側からVIN/VBUSへ逆流する | MAX40200AUK+TをP3V3_BUCKとLeafony Bus 3.3Vの間に直列挿入 |
USB Type-C構成
Section titled “USB Type-C構成”USB-Cポートはデバイス側(UFP/Sink)として構成されます。
| 信号 | 処理 |
|---|---|
| CC1, CC2 | 各々5.1kΩでGNDへプルダウン |
| VBUS | A4, A9, B4, B9をまとめて5V入力へ接続 |
| GND | A1, A12, B1, B12をGNDプレーンへ接続 |
| D+, D- | A面/B面の同名信号を基板上で接続し、FT234XDへ配線 |
| SBU1, SBU2 | NC |
USB PDには対応しません。CC抵抗のみでUSB Type-CのSink/UFPとして認識させます。
D+/D-ラインにはUSBLC6-2P6を配置します。USB-Cコネクタ近傍に置き、D+/D-へのスタブを短くする設計です。VBUSはFB1を通して基板内へ引き込みます。
通信インジケータ
Section titled “通信インジケータ”FT234XDのCBUS0を TX&RXLED#
モードに設定し、TX/RX兼用の通信インジケータLEDを駆動する設計です。
Leafony Busピンアサイン
Section titled “Leafony Busピンアサイン”| ピン名 | F面 / B面 | 信号 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 3.3V | F1 / B1 | +3.3V rail | MAX40200通過後の3.3V電源。USBから他リーフへ最大500mA供給 |
| VBUS | F3 / B3 | VBUS 5V | USB VBUS。必要な他リーフで参照可能 |
| D0 | F18 / B18 | UART TX | FT234XD TXDから他リーフMCU RXへ。TS3A4741 Ch1経由 |
| D1 | F20 / B20 | UART RX | 他リーフMCU TXからFT234XD RXDへ。TS3A4741 Ch2経由 |
| GND | F27 / B27 | GND | 共通グラウンド |
| Ref | 型番 | 役割 |
|---|---|---|
| U1 | TS3A4741DCNR | UART TX/RX切断用2ch SPSTアナログスイッチ |
| U2 | USBLC6-2P6 | USB D+/D- ESD保護 |
| U3 | FT234XD | USB-UARTブリッジ |
| U4 | TPS6282533DMQR | 5Vから3.3Vを生成するBuckコンバータ |
| U5 | MAX40200AUK+T | 3.3V電源ライン逆流防止用ideal diode |
| J1 | CX90M-16P | USB Type-Cレセプタクル |
| L1 | 0.47uH | TPS6282533用インダクタ |
| FB1 | 600Ω @ 100MHz | VBUS入力ノイズ抑制 |
ソフトウェア
Section titled “ソフトウェア”FTDI公式のVCPまたはD2XXドライバを使用します。
| OS | ドライバ | 備考 |
|---|---|---|
| Windows 10/11 | 標準ドライバ自動インストール | 必要に応じてFTDI公式ドライバを使用 |
| macOS | 標準Apple FTDIドライバ | macOS 10.9以降 |
| Linux | ftdi_sio | 多くのディストリビューションで自動認識 |
初期設定 (FT_PROG)
Section titled “初期設定 (FT_PROG)”量産前にFT234XD内蔵MTPへ以下を設定します。
| パラメータ | 設定値 | 備考 |
|---|---|---|
| CBUS0 Function | TX&RXLED# | LED1通信インジケータ用 |
| Manufacturer Name | 任意 | 例: mitdir |
| Product Description | 任意 | 例: Leafony USB-UART Bridge |
| Serial Number | ユニーク値 | 複数台接続時の識別用 |
| USB Vendor ID | 0x0403 | FTDIデフォルト |
| USB Product ID | 0x6015 | FT-Xデフォルト |
設計上の注意
Section titled “設計上の注意”- USB未接続かつ他リーフから3.3Vが供給される状態で、FT234XD.VCC=0V、FT234XD.VCCIO=3.3Vとなる構成を許容できるか確認してください。
- USB接続中に他リーフ側の3.3V電源も同時に有効になるシステムでは、電源競合やORing方針を確認してください。
- MAX40200の電圧降下込みで、Leafony Bus側3.3V railの最小電圧が接続先リーフの要求を満たすか確認してください。
ドキュメント
Section titled “ドキュメント”- 2026年4月: 公開情報をもとに概要ページを追加