Upgraded version of mobile hard disk box SATA to TYPE-C-VL716

1.简介
VL716是SATA 6Gb/s (768MB/s)(理论)转 TYPE-C 的 USB3.1 Gen1，可用于SSD，HDD，ODD。
有绘制亚克力外壳，加上外壳不仅好看，还能当成移动硬盘盒
加上USB3的HUB还能扩展出多块硬盘连接电脑，可用于硬盘阵列，NAS服务器等。
带电源路径管理，使用2.5硬盘可以用USB5V取电，也可以从DC12V取电，双电源，电源防倒灌。
 
相比JMS578方案：
1.VL716内部集成TYPE-C控制器，省去一个VL160，价格更有优势。
2.JMS578方案压降过高，仅在USB 5V带负载时，硬盘工作可能会掉电到4.5V，使硬盘保护重启。新的VL716方案使用电源切换芯片MOS管切换，电压稳定4.9V以上，带载也不怕掉电。
3.JMS578方案没有带路径管理，需要手动跳线以防DCDC5V倒灌USB5V，新VL716集成电源路径管理。
源JMS578地址：https://oshwhub.com/aknice/jms578-demo
 
带3.5寸机械硬盘+外壳
带2.5寸机械硬盘+外壳
电脑外挂硬盘
 
2.硬盘电源路径管理原理
前面提到了以前的JMS578方案的一些问题，汇总如下：
1.因为没有电源路径管理，需要手动跳线选择硬盘是2.5使用还是3.5使用。
2.压降过大问题造成2.5寸硬盘工作时电压过低硬盘保护重启。
3.USB5V会倒灌到DCDC使得DCDC输入12V会有虚电6V，导致12V的某些检测不准确。
实际上总结出来只需要增加如下电路，即可解决问题1和2：
看不懂？没关系，实际这个电路等效于这个电路
一个从USB5V到DC5V的二极管，只不过这个“二极管”是理想二极管，几乎没有压降和内阻，这取决于你所使用的P-MOS管，在上图中P-MOS管为U8，即AO4407，核心参数为30V12A，内阻9.5mΩ。
因此在JMS578中使用普通的肖特基二极管就会使得电压掉到4V，硬盘根本无法工作。
当有DC5V时，USB5V不会通过，当没有DC5V时，USB5V会通过。
因此相当于集成了路径管理，DC5V不会倒灌到USB5V导致电脑损坏，同时没有了压降，硬盘工作更稳定。
 
而问题3也很好解决，只要在DCDC的12V输入前加个二极管就不会有虚电了。
 
另外就是电源布线的优化，因此可以看到板上电源走线都特别大，过孔特别多，这也是保证电源稳定的重要因素。
实际测量如下：
旧JMS578方案，2.5机械硬盘工作下纹波
本工程新的2.5机械硬盘工作下纹波
对比明显感觉好很多。
这是本人在使用USB3.0的扩展坞接出来后的5V电源，正常应该是5.1V左右，现在偏低到4.9V，建议直接连接电脑主板上会没那么低。
另外就是这两个MOS管换更好的，内阻更低的，效果更佳。
可以尝试TI的CSD17573Q5B，仅1mΩ，但是价格也更贵。
 
框图如下：
使用3.5硬盘时，插入12V适配器和USB即可，5V从12V的DCDC转5V出来的。
使用2.5硬盘时，可以插12V适配器，5V会从12V的DCDC转5V出来，但是不插12V也可以，不插12V会从USB5V取电。
因此本工程是真正意义上的通用2.5/3.5
而市面上的2.5/3.5硬盘二合一的并没有带路径管理，所以使用3.5硬盘时需要插12V适配器，没问题。
但是使用2.5硬盘时，只使用USB的5V是不能带起来的，还是需要12V适配器，就显得不方便。
下面是某2.5/3.5二合一硬盘的拆解图，方案是ASM的，但是大致差不多，没有电源路径管理——图源：什么值得买
 
3.layout部分
TYPE-C的USB3.0，USB2.0部分走90欧阻抗，SATA部分走100欧阻抗
本设计使用：
四层板，1.0板厚
JLC04101H-7628，可以白嫖
 
4.固件
请使用附件1，2的已验证固件，其他固件未验证，更推荐1固件，有硬盘忙碌指示灯，对应LED1-RED
5.固件烧录
附件VL716
之前有同学问我如何烧录固件，我这里放一下烧录过程
1.购买FLASH烧录器
2.下载好烧录软件
3.使用附送的烧录板将FLASH焊接到烧录板上
4.放入FLASH到烧录器，连接电脑
5.打开烧录软件（有些烧录器无免驱，需要下载驱动才能识别到烧录器）
选择FLASH芯片，智能检测大部分时候识别错误，不推荐使用
6.点击载入bin文件，此图为之前JMS583的烧录过程，该工程换成VL716的固件，过程是一样的
7.对于空片，点击写入、烧录即可
对于FLASH内有内容的来说，选择读出看看是否有内容，再点击擦除，擦除后再点击写入即可
对于不确定的FLASH，或者说所有FLASH，无论是否空片（因为有些卖家会买你拆机FLASH），我更推荐都先擦除，擦除后读出来看看是否已经全部擦除，然后再写入bin，写入后可以再读取出来看看bin中内容是否已经都写入了，这是最保险的做法。
8.烧录器断电，拆出FLASH，焊接到主板中，此图为主板上FLASH
不推荐使用烧录夹将已经焊接到主板的FLASH进行烧录，FLASH连接的主控会影响烧录，建议拆下来烧录！
6.实测
和JMS578一样测试了不同品牌不同硬盘实测速度，也是上次的几个盘，不过这次拿DiskMark测试，测试会更准确。
6.1 希捷银河X18 ST16000NM000J
品牌：希捷银河X18
型号：ST16000NM000J
硬盘类型：3.5寸机械硬盘 垂直盘
容量：16TB
缓存：256M
转速：7200转
使用：2个月
DiskInfo能够读取到硬盘信息
USB3模式下：
读取：137MB/s
写入：136MB/s
对比JMS578实际上速度底了，当时测试是读写都可以上到250MB/s
造成这样的原因是由于目前此硬盘不是新盘，目前已经写入近10TB
数据现在存放区域已经不是在线速度最快区域了，因此比之前慢是正常的。
6.2 希捷酷鱼ST1000LM035
品牌：希捷酷鱼
型号：ST1000LM035
硬盘类型：2.5寸机械硬盘 叠瓦盘
容量：1TB
缓存：128M
转速：5400转
使用：5年
DiskInfo能够读取到硬盘信息。
这块盘不知道是之前摔过还是怎样，会有个警告，问题不大
USB3模式下：
读取：145MB/s
写入：137MB/s
6.3 西部数据WD20SPZX
品牌：西部数据蓝盘
型号：WD20SPZX
硬盘类型：2.5寸机械硬盘 叠瓦盘
容量：2TB
缓存：128M
转速：5400转
使用：4年
以前作为笔记本硬盘用
USB3模式下：
读取：130MB/s
写入：124MB/s
6.4 希捷酷鹰ST4000VX007
品牌：希捷酷鹰
型号：ST4000VX007
硬盘类型：3.5寸机械硬盘 垂直盘
容量：4TB
缓存：64M
转速：5900转
使用：1年
 
之前JMS583中此硬盘几乎存满，写入速度不到90MB/s，现在测试时已经清空硬盘，可以再看看速度
USB3模式下：
读取：162MB/s
写入：163MB/s
比之前存满的状态快多了
6.5 西部数据蓝盘WD10EZEX
品牌：西部数据蓝盘
型号：WD10EZEX
硬盘类型：3.5寸机械硬盘 垂直盘
容量：1TB
缓存：64M
转速：7200转
使用：8年
USB3模式下：
读取：134MB/s
写入：128MB/s
6.6 Colorful SL500
品牌：七彩虹
型号：SL500
硬盘类型：TLC固态硬盘
容量：256GB
缓存：512M
使用：1坤年
USB3模式下：
读取：453MB/s
写入：406MB/s
6.7 三星 750 EVO
品牌：三星
型号：750 EVO
硬盘类型：TLC固态硬盘
容量：120GB
缓存：256M
使用：7年
USB3模式下：
读取：461MB/s
写入：454MB/s
7.外壳亚克力和装配
本工程提供3D SW21原工程文件，包含3D，各组件和DXF文件，DXF已导入到立创面板，加上自己喜欢的图案就可以打面板了。
面板厚度：2mm
3D文件
DXF文件
关于组装：
上下壳使用铜柱固定
硬盘在侧面使用M3螺丝固定
 
2.5盘螺丝推荐：
底板到PCB：M3*5+6
pcb到顶壳：M3*14+3
上下壳：M3*20+6
侧面固定硬盘：M3*8或M2.5*8
3.5盘螺丝推荐：
底板到PCB：M3*5+6
pcb到顶壳：M3*14+3 和 M3*15+6
由于没有M3*29+3的铜柱，因此买两种14+15的组合即可，注意其中一个的螺纹长度要3，可以是14+3&15+6或者14+6&15+3，螺纹3的在下，6的在上
上下壳：M3*35+6
侧面固定硬盘：M3*8
8.总结
对技能综合性较高的项目，PCB考虑电源的路径管理，电源流向分析，高速信号的走线，阻抗匹配。外壳考虑亚克力的装配，PCB和硬盘固定。焊接有VL716这种QFN的芯片，考验焊接水平，以及程序烧录步骤。
成品的实用性高，相比制作U盘对机械硬盘或者固态硬盘容量更大速度更快，而且有提供外壳更便携。
是适合入门的同学向熟练提升的案例工程。