USB Type-C SS 2.5G 以太网卡 RTL8156B

请注意，本项目用作本人学习分享使用，不建议您为了降低成本采用本方案，本方案未经过专业的校核与检查，本人没有拿到RTL8156芯片的规格书和官方设计原理图，可能存在多个未知问题和故障，稳定性有待进一步考量。相比较目前市面上相同芯片的产品，本项目既不便宜（成本约35元）也不稳定，还没有售后，请您在仅为了追求“便宜”而DIY时自行做好利弊的权衡，谢谢！

2024.6.7更新：请看完第十二部分。

项目交流群（QQ）：753341673

 

一、鸣谢

本项目参考了已有项目修改和变更：

https://oshwhub.com/aknice/rtl8153b

参考了此项目的USB Type-C切换部分。

https://oshwhub.com/vvwall/tao_net

参考了此项目的2.5G以太网部分。

感谢两位大佬的开源，使得本项目的实现成为可能！

 

 

二、项目状态

本项目目前已验证部分功能，直接制作可以工作，但会存在一些问题。

目前网卡接收速度基本达标，可以跑到2.37Gbps

但是发送速度存在问题，无法跑满，只能达到1.44Gbps（已解决）

测试环境：两台电脑均为Windows10操作系统，一台为2016MAC，使用本项目网卡，另一台为ASUS B550 5800X组合，使用板载自带的Intel I225-V网卡

采用iPerf3进行吞吐量测试

（2024.6.7更新）

修正驱动后测试

本项目网卡接收

本项目网卡发送

本项目网卡接收

命令：iperf3 -c 192.168.50.21 -p 8888 -t 20 -O 3 （所有命令是在ASUS机器上输入的，本项目网卡是作为服务端）

本项目网卡发送

命令：iperf3 -c 192.168.50.21 -p 8888 -t 20 -O 3 -R

多线程接受，命令：iperf3 -c 192.168.50.21 -p 8888 -t 20 -O 3 -P 16

多线程发送，命令：iperf3 -c 192.168.50.21 -p 8888 -t 20 -O 3 -R -P 16

目前推测故障原因如下：（已解决）

1.本项目为了方便，采用了原本只能运行在1Gbps速度下的网络接口变压器一体化原件（HR911130A）

2.本项目中USB3.0线路部分为了方便焊接，使用了0603封装尺寸的耦合电容

3.布线可能存在未知的问题

 

三、工作温度情况：

在持续1分钟的接受/发送测试后，各个芯片表面、PCB正底面温度感到温热。

室温22.3度

采用iPerf3进行多线程发送压力测试

命令：iperf3 -c 192.168.50.21 -p 8888 -t 20 -O 3 -R -P 32

正面（芯片侧）记录红外温度（压力测试第50秒左右）：40.1度

背面记录红外温度（压力测试第54秒左右）：37.8度

 

 

四、阻抗匹配：

JLC工艺下的4层板、叠层结构为JLC04101H-3133（1.0mm板厚）

经过JLC官方阻抗计算器计算后得到如下结果：（https://tools.jlc.com/jlcTools/index.html#/impedanceCalculatenew）

对于USB2.0的部分采用差分阻抗90欧姆，计算得线宽6.2mil，间距8mil

对于USB3.0的部分采用差分阻抗95欧姆，计算得线宽5.5mil，间距8mil

对于MDI的部分采用差分阻抗100欧姆，计算得线宽5.2mil，间距10mil

 

五、原理图：

 

六、PCB图：

顶面

内层1

内层2

底面

 

七、供电示意图：

 

八、部分元件价格参考：

RTL8156B-CG   25元

VL162               3元

HR911130A      5元   （可能是假货）

二手USB Type-C SuperSpeed 数据线   16元

 

九、部分设计参考：

VL160：https://www.via-labs.com/product_show.php?id=72

VL162：https://www.via-labs.com/product_show.php?id=106

VL162参考：https://blog.csdn.net/weixin_54493972/article/details/119379313

 

十、制作建议：

请不要使用JLC系统自动生成的BOM表或者直接做SMT，他们是不准确的，请以工程文件中的属性值为准，同时我也上传了我只做的bom表供参考（可能有错误，请一定核对一次）。

本项目设计的文件适用于JLC工艺下的4层板、叠层结构为JLC04101H-3133（1.0mm板厚），阻抗管控20%以内。

夹板USB-C母座只能在板厚1.0mm以内的PCB上安装。

降压至+0.95V的输出电容中的钽电容为可选。

除了钽电容之外所有电容必须全部安装，且1206的容值不能过小。

焊接QFN芯片时，中心GND面请放置少量焊锡（约一个小米粒大小），四周请使用稍过量焊锡，确保焊锡可以浸润芯片引脚，在正面贴片完成后，使用加热台焊接，最后使用电烙铁和助焊剂清除周围多余焊锡。

请注意，QFN芯片极易虚焊，建议没有经验的同学，先使用其他报废芯片练习焊接。

在正面贴片完成后，请使用支架翻转PCB板，继续完成背面贴片，背面焊接请使用热风枪完成，对于集成形热风枪，请选用360度30%风速，先预热，随后再针对性加热，完成焊接。

请注意，焊接背面时，请勿使正面元件触碰到其他物体造成移位。

焊接完成后，对于助焊剂的清理，请使用大品牌的清洁剂，且用量可能较大，除开接口等塑料件，可以直接选择浸泡在清洁剂中进行清洁。清洁后，请主动用纸巾或无尘布擦干清洁剂，不要等待其自行挥发，以免杂质残留。

 

十一、未来展望

在USB接口附件加入ESD/TVS保护器件

优化布线

改用符合2.5G以上标准的RJ45和网络变压器

 

十二、后续更新

2024.6.7更新：

1.目前已经成功排查出网卡发送速率不达标的问题，主要原因是测试电脑的Windows网卡驱动的问题，详情请见https://www.acwifi.net/21188.html；以及https://www.bilibili.com/video/BV1pS4y1p7qS；在上述两个网页和视频中基本确定是网卡的问题，在将驱动修正到10.54.608.2022后发送速率恢复正常。驱动程序已经上传到附件里了，请注意，此驱动来源于网络，可能存在病毒等风险内容，有条件的话请到realtek官方获取。修复后发送速率可维持在2.37G。具体测速图片在上面已经更新。

2.感谢 @滤波の電容 提出的建议，其中“手册里明显强调芯片Pin54不要跟其他0.95V电源连接”这一条经过验证，可以正常运行并通过压力测试。请将R101留空（去除，不要贴上），即可使得Pin54与其他0.95V电源网络断开连接。在不断开R101连接的情况下曾经出现过传输速率波动的情况,去除后未见异常。

3.关于耦合电容和走线等问题会在之后的版本中更新，由于还没拿到规格书，不清楚LED的配置情况，暂时搁置新版本制作，等到时候所有问题都解决再做第二版。

 

注：

这是本人的第一个正式开源作品，可能存在诸多不足之处，欢迎批评指正，在我有时间的时候会积极改正并回复，谢谢！

请勿将本项目直接用于商业用途！

包括本项目的说明文字在内的内容均不可直接复制使用于商业用途！

 

后记：

请注意，安全第一，制作本项目的过程中会有安全风险，焊接和清洁时产生的气体可能会对您的身体健康产生威胁，请在佩戴相应合规的护具和再操作，其中可过滤有害气体的面罩为必须。

由于本项目包含两个QFN封装的元件，对于焊接技术有一定要求，请您焊接时注意，在焊接完成之后，请清洗干净芯片周围的助焊剂等物质，在灯光下自习检查各个引脚的焊接情况，不要出现任何未焊上、连锡等情况。

此外，由于USB Type-C接口引脚过多，建议制作或购买一个测试卡，用于检查各个引脚的连接情况。

至于为何USB-C接口需要采用一颗MUX芯片进行切换而不是直接连接起来，主要是USB-IF协会的要求（不是），主要是为了信号完整性，详情可以参考这篇Ti德州仪器的文章。https://www.ti.com.cn/cn/lit/wp/zhcy153a/zhcy153a.pdf?ts=1714722629686

本项目仅做了最基本的阻抗匹配，在供电和信号布局上仍有改进空间。

还有，由于本项目中的VL160/VL162以及RTL8156芯片的规格书官方似乎不愿意对外公开，因此，本项目可能具有一定的法律风险。

 

最后，祝您学习/制作愉快！