USB3613 Data Sheet

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

 2014 Microchip Technology Inc.

DS00001714A-page 1

Datasheet

PRODUCT FEATURES

USB3613

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller 
Optimized for Portable Applications

Highlights

Hub Controller IC with 3 downstream ports

High-Speed Inter-Chip (HSIC) support

HSIC upstream port

1 downstream HSIC port

USB-IF Battery Charger revision 1.2 support on up & 

downstream ports (DCP, CDP, SDP)

Battery charging support for Apple® devices

FlexConnect: Downstream port 1 able to swap with 

upstream port, allowing master capable devices to 
control other devices on the hub

USB to I

2

C

TM

/SPI bridge endpoint support

USB Link Power Management (LPM) support

SUSPEND pin for remote wakeup indication to host

Vendor Specific Messaging (VSM) support

Enhanced OEM configuration options available 

through OTP or SMBus Slave Port

Flexible power rail support

VBUS or VBAT only operation

3.3V only operation

VBAT + 1.8V operation

3.3V + 1.8V operation

30-ball (2.9x2.5mm) WLCSP, RoHS compliant 

package

Target Applications

Mobile phones

Tablets

Ultrabooks

Digital still cameras

Digital video camcorders

Gaming consoles

PDAs

Portable media players

GPS personal navigation devices

Media players/viewers

Additional Features

MultiTRAK

TM

Dedicated Transaction Translator per port

PortMap

Configurable port mapping and disable sequencing

PortSwap

Configurable differential intra-pair signal swapping

PHYBoost

TM

Programmable USB transceiver drive strength for 
recovering signal integrity

VariSense

TM

Programmable USB receiver sensitivity

Low power operation

Full Power Management with individual or ganged 

power control of each downstream port

Built-in Self-Powered or Bus-Powered internal default 

settings provide flexibility in the quantity of USB 
expansion ports utilized without redesign

Supports “Quad Page” configuration OTP flash

Four consecutive 200 byte configuration pages

Fully integrated USB termination and Pull-up/Pull-

down resistors

On-chip Power On Reset (POR)

Internal 3.3V and 1.2V voltage regulators

On Board 24MHz Crystal Driver, Resonator, or 

External 24MHz clock input

Environmental

Commercial temperature range support (0ºC to 70ºC)

Industrial temperature range support (-40ºC to 85ºC)

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

Order Number(s):

This product meets the halogen maximum concentration values per IEC61249-2-21

The table above represents valid part numbers at the time of printing and may not represent parts that are currently
available. For the latest list of valid ordering numbers for this product, please contact the nearest sales office. 

ORDER NUMBER

TEMPERATURE RANGE

PACKAGE TYPE

USB3613-1080XY

0°C to +70°C

30-ball WLCSP

USB3613-1080XY-TR

0°C to +70°C

30-ball WLCSP

(Tape & Reel)

USB3613i-1080XY

-40°C to +85°C

30-ball WLCSP

USB3613i-1080XY-TR

-40°C to +85°C

30-ball WLCSP

(Tape & Reel)

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

DS00001714A-page 2

 2014 Microchip Technology Inc.

TO OUR VALUED CUSTOMERS

It is our intention to provide our valued customers with the best documentation possible to ensure successful use of your Microchip
products. To this end, we will continue to improve our publications to better suit your needs. Our publications will be refined and
enhanced as new volumes and updates are introduced. 

If you have any questions or comments regarding this publication, please contact the Marketing Communications Department via
E-mail at 

docerrors@microchip.com

. We welcome your feedback.

Most Current Data Sheet

To obtain the most up-to-date version of this data sheet, please register at our Worldwide Web site at:

http://www.microchip.com

You can determine the version of a data sheet by examining its literature number found on the bottom outside corner of any page. 

The last character of the literature number is the version number, (e.g., DS30000000A is version A of document DS30000000).

Errata

An errata sheet, describing minor operational differences from the data sheet and recommended workarounds, may exist for cur-

rent devices. As device/documentation issues become known to us, we will publish an errata sheet. The errata will specify the

revision of silicon and revision of document to which it applies.

To determine if an errata sheet exists for a particular device, please check with one of the following:

• Microchip’s Worldwide Web site; 

http://www.microchip.com

• Your local Microchip sales office (see last page)

When contacting a sales office, please specify which device, revision of silicon and data sheet (include -literature number) you are
using.

Customer Notification System

Register on our web site at 

www.microchip.com

 to receive the most current information on all of our products.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

 2014 Microchip Technology Inc.

DS00001714A-page 3

Table of Contents

Chapter 1 General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.1 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8

Chapter 2 Acronyms and Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1 Acronyms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9
2.2 Reference Documents. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9

Chapter 3 Ball Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.1 Ball Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11
3.2 Pin Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15
3.3 Buffer Type Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16

Chapter 4 Power Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.1 Integrated Power Regulators. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

4.1.1 3.3V Regulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17
4.1.2 1.2V Regulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

4.2 Power Configurations  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

4.2.1 Single Supply Configurations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17
4.2.2 Dual Supply Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

4.3 Power Connection Diagrams. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18

Chapter 5 Modes of Operation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.1 Boot Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21

5.1.1 Standby Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.2 Hardware Initialization Stage (HW_INIT). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.3 Battery Charging Initialization Stage (BC_INIT)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.4 Wait REFCLK Stage (WAITREF)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.5 Software Initialization Stage (SW_INIT)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.6 SOC Configuration Stage (SOC_CFG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22
5.1.7 Configuration Stage (CONFIG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.1.8 Battery Charger Detection Stage (CHGDET)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22
5.1.9 Hub Connect Stage (Hub.Connect) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22
5.1.10 Normal Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22

Chapter 6 Device Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

6.1 Configuration Method Selection  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24
6.2 Customer Accessible Functions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24

6.2.1 USB Accessible Functions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24
6.2.2 SMBus Accessible Functions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

6.3 Device Configuration Straps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  26

6.3.1 SPI Speed Select (SPI_SPD_SEL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  27

Chapter 7 Device Interfaces. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

7.1 SPI Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  28

7.1.1 Operation of the Hi-Speed Read Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  28
7.1.2 Operation of the Dual High Speed Read Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  29
7.1.3 32 Byte Cache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  29
7.1.4 Interface Operation to the SPI Port When Not Performing Fast Reads. . . . . . . . . . . . . . . . .  29

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

DS00001714A-page 4

 2014 Microchip Technology Inc.

7.1.5 Erase Example  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  30
7.1.6 Byte Program Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  31
7.1.7 Command Only Program Example  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  32
7.1.8 JEDEC-ID Read Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  33

7.2 I2C Master Interface  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  33

7.2.1 I2C Message Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  33
7.2.2 Pull-Up Resistors for I2C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  35

7.3 SMBus Slave Interface  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  35

Chapter 8 Functional Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

8.1 Battery Charger Detection & Charging  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  36

8.1.1 Upstream Battery Charger Detection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  36
8.1.2 Downstream Battery Charging. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

8.2 Flex Connect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40

8.2.1 Port Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40

8.3 Resets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40

8.3.1 Power-On Reset (POR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40
8.3.2 External Chip Reset (RESET_N). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40
8.3.3 USB Bus Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  41

8.4 Reference Clock  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  41
8.5 Hub Connect (HUB_CONN)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  42
8.6 Link Power Management (LPM)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  42
8.7 Suspend (SUSPEND) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  42
8.8 Interrupt Requests (IRQ_N). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  43
8.9 Interrupt Output (INT_N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  43

Chapter 9 Operational Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

9.1 Absolute Maximum Ratings* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  44
9.2 Operating Conditions**  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  45
9.3 Power Consumption  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46

9.3.1 Operational / Unconfigured . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46
9.3.2 Suspend / Standby  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46

9.4 DC Specifications  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  48
9.5 AC Specifications  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  49

9.5.1 Power-On Configuration Strap Valid Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  49
9.5.2 Reset and Configuration Strap Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.3 USB Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.4 HSIC Timing  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.5 SMBus Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.6 I2C Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.7 SPI Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  51

9.6 Clock Specifications  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  52

9.6.1 External Reference Clock (REFCLK)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  52

Chapter 10 Package Outline  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Chapter 11 Datasheet Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

 2014 Microchip Technology Inc.

DS00001714A-page 5

List of Figures

Figure 1.1 System Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8
Figure 3.1 30-WLCSP Pin Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10
Figure 4.1 Power Connections  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18
Figure 5.1 Hub Operational Mode Flowchart  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  .   20
Figure 7.1 SPI Hi-Speed Read Sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  28
Figure 7.2 SPI Dual Hi-Speed Read Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  29
Figure 7.3 SPI Erase Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  30
Figure 7.4 SPI Byte Program Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  31
Figure 7.5 SPI Command Only Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   32
Figure 7.6 SPI JEDEC-ID Read Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   33
Figure 7.7 I2C Sequential Access Write Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   34
Figure 7.8 I2C Sequential Access Read Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  34
Figure 8.1 Battery Charging External Power Supply. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  38
Figure 9.1 Single/Dual Supply Rise Time Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  45
Figure 9.2 Power-On Configuration Strap Valid Timing  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  49
Figure 9.3 RESET_N Configuration Strap Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
Figure 9.4 SPI Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  51
Figure 10.1  30-WLCSP Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  53
Figure 10.2  30-WLCSP Recommended Land Pattern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  54

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

DS00001714A-page 6

 2014 Microchip Technology Inc.

List of Tables

Table 3.1 Ball Descriptions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11
Table 3.2 30-WLCSP Package Ball Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15
Table 3.3 Buffer Types  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16
Table 6.1 SPI_SPD_SEL Configuration Definitions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Table 8.1 Chargers Compatible with Upstream Detection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  36
Table 8.2 CHRGDET[1:0] Configuration Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  37
Table 8.3 Downstream Port Types  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  39
Table 8.4 Default Reference Clock Frequencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Table 8.5 LPM State Definitions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  42
Table 9.1 Operational/Unconfigured Power Consumption  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46
Table 9.2 Single Supply Suspend/Standby Power Consumption  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46
Table 9.3 Dual Supply Suspend/Standby Power Consumption. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  47
Table 9.4 DC Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  48
Table 9.5 Power-On Configuration Strap Valid Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  49
Table 9.6 RESET_N Configuration Strap Timing  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Table 9.7 SPI Timing Values (30 MHz Operation). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 9.8 SPI Timing Values (60 MHz Operation). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Table 10.1 30-WLCSP Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  53
Table 11.1 Revision History. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  55

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

 2014 Microchip Technology Inc.

DS00001714A-page 7

Chapter 1 General Description

The USB3613 is a low-power, OEM configurable, MTT (Multi-Transaction Translator) USB 2.0 hub
controller with 3 downstream ports and advanced features for embedded USB applications. The
USB3613 is fully compliant with the USB 2.0 Specification, USB 2.0 Link Power Management
Addendum, High-Speed Inter-Chip (HSIC) USB Electrical Specification Revision 1.0, and will attach to
an upstream port as a Hi-Speed hub. The 3-port hub supports Low-Speed, Full-Speed, and Hi-Speed
downstream devices on all of the enabled downstream (non-HSIC) ports. HSIC ports support only Hi-
Speed operation.

The USB3613 has been specifically optimized for mobile embedded applications. The pin-count has
been reduced by optimizing the USB3613 for mobile battery-powered embedded systems where power
consumption, small package size, and minimal BOM are critical design requirements. Standby mode
power has been minimized and reference clock inputs can be aligned to the customer’s specific mobile
application. Flexible power rail options ease integration into energy efficient designs by allowing the
USB3613 to be powered in a single-source (VBUS, VBAT, 3.3V) or a dual-source (VBAT + 1.8, 3.3V
+ 1.8) configuration. Additionally, all required resistors on the USB ports are integrated into the hub,
including all series termination and pull-up/pull-down resistors on the D+ and D– pins.

The USB3613 supports both upstream battery charger detection and downstream battery charging.
The USB3613 integrated battery charger detection circuitry supports the USB-IF Battery Charging
(BC1.2) detection method and most Apple devices. These circuits are used to detect the attachment
and type of a USB charger and provide an interrupt output to indicate charger information is available
to be read from the device’s status registers via the serial interface. The USB3613 provides the battery
charging handshake and supports the following USB-IF BC1.2 charging profiles:

DCP: Dedicated Charging Port (Power brick with no data)

CDP: Charging Downstream Port (1.5A with data)

SDP: Standard Downstream Port (0.5A with data)

Custom profiles loaded via SMBus or OTP

The USB3613 provides an additional USB endpoint dedicated for use as a USB to I

2

C/SPI interface,

allowing external circuits or devices to be monitored, controlled, or configured via the USB interface.
Additionally, the USB3613 includes many powerful and unique features such as:

FlexConnect, which provides flexible connectivity options. The USB3613’s downstream port 1 can be
swapped with the upstream port, allowing master capable devices to control other devices on the hub.

MultiTRAK

TM 

Technology, which utilizes a dedicated Transaction Translator (TT) per port to maintain

consistent full-speed data throughput regardless of the number of active downstream connections.
MultiTRAK

TM 

outperforms conventional USB 2.0 hubs with a single TT in USB full-speed data transfers. 

PortMap, which provides flexible port mapping and disable sequences. The downstream ports of a
USB3613 hub can be reordered or disabled in any sequence to support multiple platform designs with
minimum effort. For any port that is disabled, the USB3613 hub controllers automatically reorder the
remaining ports to match the USB host controller’s port numbering scheme.

PortSwap, which adds per-port programmability to USB differential-pair pin locations. PortSwap allows
direct alignment of USB signals (D+/D-) to connectors to avoid uneven trace length or crossing of the
USB differential signals on the PCB.

PHYBoost, which provides programmable levels of Hi-Speed USB
signal drive strength in the downstream port transceivers. PHYBoost
attempts to restore USB signal integrity in a compromised system
environment. The graphic on the right shows an example of Hi-
Speed USB eye diagrams before and after PHYBoost signal integrity
restoration.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

 2014 Microchip Technology Inc.

DS00001714A-page 1

Datasheet

PRODUCT FEATURES

USB3613

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller 
Optimized for Portable Applications

Highlights

Hub Controller IC with 3 downstream ports

High-Speed Inter-Chip (HSIC) support

HSIC upstream port

1 downstream HSIC port

USB-IF Battery Charger revision 1.2 support on up & 

downstream ports (DCP, CDP, SDP)

Battery charging support for Apple® devices

FlexConnect: Downstream port 1 able to swap with 

upstream port, allowing master capable devices to 
control other devices on the hub

USB to I

2

C

TM

/SPI bridge endpoint support

USB Link Power Management (LPM) support

SUSPEND pin for remote wakeup indication to host

Vendor Specific Messaging (VSM) support

Enhanced OEM configuration options available 

through OTP or SMBus Slave Port

Flexible power rail support

VBUS or VBAT only operation

3.3V only operation

VBAT + 1.8V operation

3.3V + 1.8V operation

30-ball (2.9x2.5mm) WLCSP, RoHS compliant 

package

Target Applications

Mobile phones

Tablets

Ultrabooks

Digital still cameras

Digital video camcorders

Gaming consoles

PDAs

Portable media players

GPS personal navigation devices

Media players/viewers

Additional Features

MultiTRAK

TM

Dedicated Transaction Translator per port

PortMap

Configurable port mapping and disable sequencing

PortSwap

Configurable differential intra-pair signal swapping

PHYBoost

TM

Programmable USB transceiver drive strength for 
recovering signal integrity

VariSense

TM

Programmable USB receiver sensitivity

Low power operation

Full Power Management with individual or ganged 

power control of each downstream port

Built-in Self-Powered or Bus-Powered internal default 

settings provide flexibility in the quantity of USB 
expansion ports utilized without redesign

Supports “Quad Page” configuration OTP flash

Four consecutive 200 byte configuration pages

Fully integrated USB termination and Pull-up/Pull-

down resistors

On-chip Power On Reset (POR)

Internal 3.3V and 1.2V voltage regulators

On Board 24MHz Crystal Driver, Resonator, or 

External 24MHz clock input

Environmental

Commercial temperature range support (0ºC to 70ºC)

Industrial temperature range support (-40ºC to 85ºC)

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

Order Number(s):

This product meets the halogen maximum concentration values per IEC61249-2-21

The table above represents valid part numbers at the time of printing and may not represent parts that are currently
available. For the latest list of valid ordering numbers for this product, please contact the nearest sales office. 

ORDER NUMBER

TEMPERATURE RANGE

PACKAGE TYPE

USB3613-1080XY

0°C to +70°C

30-ball WLCSP

USB3613-1080XY-TR

0°C to +70°C

30-ball WLCSP

(Tape & Reel)

USB3613i-1080XY

-40°C to +85°C

30-ball WLCSP

USB3613i-1080XY-TR

-40°C to +85°C

30-ball WLCSP

(Tape & Reel)

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

DS00001714A-page 2

 2014 Microchip Technology Inc.

TO OUR VALUED CUSTOMERS

It is our intention to provide our valued customers with the best documentation possible to ensure successful use of your Microchip
products. To this end, we will continue to improve our publications to better suit your needs. Our publications will be refined and
enhanced as new volumes and updates are introduced. 

If you have any questions or comments regarding this publication, please contact the Marketing Communications Department via
E-mail at 

docerrors@microchip.com

. We welcome your feedback.

Most Current Data Sheet

To obtain the most up-to-date version of this data sheet, please register at our Worldwide Web site at:

http://www.microchip.com

You can determine the version of a data sheet by examining its literature number found on the bottom outside corner of any page. 

The last character of the literature number is the version number, (e.g., DS30000000A is version A of document DS30000000).

Errata

An errata sheet, describing minor operational differences from the data sheet and recommended workarounds, may exist for cur-

rent devices. As device/documentation issues become known to us, we will publish an errata sheet. The errata will specify the

revision of silicon and revision of document to which it applies.

To determine if an errata sheet exists for a particular device, please check with one of the following:

• Microchip’s Worldwide Web site; 

http://www.microchip.com

• Your local Microchip sales office (see last page)

When contacting a sales office, please specify which device, revision of silicon and data sheet (include -literature number) you are
using.

Customer Notification System

Register on our web site at 

www.microchip.com

 to receive the most current information on all of our products.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

 2014 Microchip Technology Inc.

DS00001714A-page 3

Table of Contents

Chapter 1 General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.1 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8

Chapter 2 Acronyms and Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1 Acronyms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9
2.2 Reference Documents. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9

Chapter 3 Ball Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.1 Ball Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11
3.2 Pin Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15
3.3 Buffer Type Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16

Chapter 4 Power Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.1 Integrated Power Regulators. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

4.1.1 3.3V Regulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17
4.1.2 1.2V Regulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

4.2 Power Configurations  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

4.2.1 Single Supply Configurations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17
4.2.2 Dual Supply Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

4.3 Power Connection Diagrams. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18

Chapter 5 Modes of Operation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.1 Boot Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21

5.1.1 Standby Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.2 Hardware Initialization Stage (HW_INIT). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.3 Battery Charging Initialization Stage (BC_INIT)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.4 Wait REFCLK Stage (WAITREF)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.5 Software Initialization Stage (SW_INIT)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.6 SOC Configuration Stage (SOC_CFG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22
5.1.7 Configuration Stage (CONFIG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.1.8 Battery Charger Detection Stage (CHGDET)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22
5.1.9 Hub Connect Stage (Hub.Connect) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22
5.1.10 Normal Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22

Chapter 6 Device Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

6.1 Configuration Method Selection  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24
6.2 Customer Accessible Functions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24

6.2.1 USB Accessible Functions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24
6.2.2 SMBus Accessible Functions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

6.3 Device Configuration Straps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  26

6.3.1 SPI Speed Select (SPI_SPD_SEL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  27

Chapter 7 Device Interfaces. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

7.1 SPI Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  28

7.1.1 Operation of the Hi-Speed Read Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  28
7.1.2 Operation of the Dual High Speed Read Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  29
7.1.3 32 Byte Cache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  29
7.1.4 Interface Operation to the SPI Port When Not Performing Fast Reads. . . . . . . . . . . . . . . . .  29

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

DS00001714A-page 4

 2014 Microchip Technology Inc.

7.1.5 Erase Example  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  30
7.1.6 Byte Program Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  31
7.1.7 Command Only Program Example  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  32
7.1.8 JEDEC-ID Read Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  33

7.2 I2C Master Interface  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  33

7.2.1 I2C Message Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  33
7.2.2 Pull-Up Resistors for I2C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  35

7.3 SMBus Slave Interface  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  35

Chapter 8 Functional Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

8.1 Battery Charger Detection & Charging  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  36

8.1.1 Upstream Battery Charger Detection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  36
8.1.2 Downstream Battery Charging. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

8.2 Flex Connect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40

8.2.1 Port Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40

8.3 Resets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40

8.3.1 Power-On Reset (POR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40
8.3.2 External Chip Reset (RESET_N). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40
8.3.3 USB Bus Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  41

8.4 Reference Clock  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  41
8.5 Hub Connect (HUB_CONN)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  42
8.6 Link Power Management (LPM)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  42
8.7 Suspend (SUSPEND) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  42
8.8 Interrupt Requests (IRQ_N). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  43
8.9 Interrupt Output (INT_N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  43

Chapter 9 Operational Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

9.1 Absolute Maximum Ratings* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  44
9.2 Operating Conditions**  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  45
9.3 Power Consumption  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46

9.3.1 Operational / Unconfigured . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46
9.3.2 Suspend / Standby  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46

9.4 DC Specifications  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  48
9.5 AC Specifications  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  49

9.5.1 Power-On Configuration Strap Valid Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  49
9.5.2 Reset and Configuration Strap Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.3 USB Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.4 HSIC Timing  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.5 SMBus Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.6 I2C Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.7 SPI Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  51

9.6 Clock Specifications  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  52

9.6.1 External Reference Clock (REFCLK)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  52

Chapter 10 Package Outline  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Chapter 11 Datasheet Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

 2014 Microchip Technology Inc.

DS00001714A-page 5

List of Figures

Figure 1.1 System Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8
Figure 3.1 30-WLCSP Pin Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10
Figure 4.1 Power Connections  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18
Figure 5.1 Hub Operational Mode Flowchart  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  .   20
Figure 7.1 SPI Hi-Speed Read Sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  28
Figure 7.2 SPI Dual Hi-Speed Read Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  29
Figure 7.3 SPI Erase Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  30
Figure 7.4 SPI Byte Program Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  31
Figure 7.5 SPI Command Only Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   32
Figure 7.6 SPI JEDEC-ID Read Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   33
Figure 7.7 I2C Sequential Access Write Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   34
Figure 7.8 I2C Sequential Access Read Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  34
Figure 8.1 Battery Charging External Power Supply. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  38
Figure 9.1 Single/Dual Supply Rise Time Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  45
Figure 9.2 Power-On Configuration Strap Valid Timing  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  49
Figure 9.3 RESET_N Configuration Strap Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
Figure 9.4 SPI Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  51
Figure 10.1  30-WLCSP Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  53
Figure 10.2  30-WLCSP Recommended Land Pattern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  54

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

DS00001714A-page 6

 2014 Microchip Technology Inc.

List of Tables

Table 3.1 Ball Descriptions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11
Table 3.2 30-WLCSP Package Ball Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15
Table 3.3 Buffer Types  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16
Table 6.1 SPI_SPD_SEL Configuration Definitions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Table 8.1 Chargers Compatible with Upstream Detection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  36
Table 8.2 CHRGDET[1:0] Configuration Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  37
Table 8.3 Downstream Port Types  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  39
Table 8.4 Default Reference Clock Frequencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Table 8.5 LPM State Definitions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  42
Table 9.1 Operational/Unconfigured Power Consumption  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46
Table 9.2 Single Supply Suspend/Standby Power Consumption  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46
Table 9.3 Dual Supply Suspend/Standby Power Consumption. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  47
Table 9.4 DC Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  48
Table 9.5 Power-On Configuration Strap Valid Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  49
Table 9.6 RESET_N Configuration Strap Timing  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Table 9.7 SPI Timing Values (30 MHz Operation). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 9.8 SPI Timing Values (60 MHz Operation). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Table 10.1 30-WLCSP Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  53
Table 11.1 Revision History. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  55

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

 2014 Microchip Technology Inc.

DS00001714A-page 7

Chapter 1 General Description

The USB3613 is a low-power, OEM configurable, MTT (Multi-Transaction Translator) USB 2.0 hub
controller with 3 downstream ports and advanced features for embedded USB applications. The
USB3613 is fully compliant with the USB 2.0 Specification, USB 2.0 Link Power Management
Addendum, High-Speed Inter-Chip (HSIC) USB Electrical Specification Revision 1.0, and will attach to
an upstream port as a Hi-Speed hub. The 3-port hub supports Low-Speed, Full-Speed, and Hi-Speed
downstream devices on all of the enabled downstream (non-HSIC) ports. HSIC ports support only Hi-
Speed operation.

The USB3613 has been specifically optimized for mobile embedded applications. The pin-count has
been reduced by optimizing the USB3613 for mobile battery-powered embedded systems where power
consumption, small package size, and minimal BOM are critical design requirements. Standby mode
power has been minimized and reference clock inputs can be aligned to the customer’s specific mobile
application. Flexible power rail options ease integration into energy efficient designs by allowing the
USB3613 to be powered in a single-source (VBUS, VBAT, 3.3V) or a dual-source (VBAT + 1.8, 3.3V
+ 1.8) configuration. Additionally, all required resistors on the USB ports are integrated into the hub,
including all series termination and pull-up/pull-down resistors on the D+ and D– pins.

The USB3613 supports both upstream battery charger detection and downstream battery charging.
The USB3613 integrated battery charger detection circuitry supports the USB-IF Battery Charging
(BC1.2) detection method and most Apple devices. These circuits are used to detect the attachment
and type of a USB charger and provide an interrupt output to indicate charger information is available
to be read from the device’s status registers via the serial interface. The USB3613 provides the battery
charging handshake and supports the following USB-IF BC1.2 charging profiles:

DCP: Dedicated Charging Port (Power brick with no data)

CDP: Charging Downstream Port (1.5A with data)

SDP: Standard Downstream Port (0.5A with data)

Custom profiles loaded via SMBus or OTP

The USB3613 provides an additional USB endpoint dedicated for use as a USB to I

2

C/SPI interface,

allowing external circuits or devices to be monitored, controlled, or configured via the USB interface.
Additionally, the USB3613 includes many powerful and unique features such as:

FlexConnect, which provides flexible connectivity options. The USB3613’s downstream port 1 can be
swapped with the upstream port, allowing master capable devices to control other devices on the hub.

MultiTRAK

TM 

Technology, which utilizes a dedicated Transaction Translator (TT) per port to maintain

consistent full-speed data throughput regardless of the number of active downstream connections.
MultiTRAK

TM 

outperforms conventional USB 2.0 hubs with a single TT in USB full-speed data transfers. 

PortMap, which provides flexible port mapping and disable sequences. The downstream ports of a
USB3613 hub can be reordered or disabled in any sequence to support multiple platform designs with
minimum effort. For any port that is disabled, the USB3613 hub controllers automatically reorder the
remaining ports to match the USB host controller’s port numbering scheme.

PortSwap, which adds per-port programmability to USB differential-pair pin locations. PortSwap allows
direct alignment of USB signals (D+/D-) to connectors to avoid uneven trace length or crossing of the
USB differential signals on the PCB.

PHYBoost, which provides programmable levels of Hi-Speed USB
signal drive strength in the downstream port transceivers. PHYBoost
attempts to restore USB signal integrity in a compromised system
environment. The graphic on the right shows an example of Hi-
Speed USB eye diagrams before and after PHYBoost signal integrity
restoration.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

 2014 Microchip Technology Inc.

DS00001714A-page 1

Datasheet

PRODUCT FEATURES

USB3613

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller 
Optimized for Portable Applications

Highlights

Hub Controller IC with 3 downstream ports

High-Speed Inter-Chip (HSIC) support

HSIC upstream port

1 downstream HSIC port

USB-IF Battery Charger revision 1.2 support on up & 

downstream ports (DCP, CDP, SDP)

Battery charging support for Apple® devices

FlexConnect: Downstream port 1 able to swap with 

upstream port, allowing master capable devices to 
control other devices on the hub

USB to I

2

C

TM

/SPI bridge endpoint support

USB Link Power Management (LPM) support

SUSPEND pin for remote wakeup indication to host

Vendor Specific Messaging (VSM) support

Enhanced OEM configuration options available 

through OTP or SMBus Slave Port

Flexible power rail support

VBUS or VBAT only operation

3.3V only operation

VBAT + 1.8V operation

3.3V + 1.8V operation

30-ball (2.9x2.5mm) WLCSP, RoHS compliant 

package

Target Applications

Mobile phones

Tablets

Ultrabooks

Digital still cameras

Digital video camcorders

Gaming consoles

PDAs

Portable media players

GPS personal navigation devices

Media players/viewers

Additional Features

MultiTRAK

TM

Dedicated Transaction Translator per port

PortMap

Configurable port mapping and disable sequencing

PortSwap

Configurable differential intra-pair signal swapping

PHYBoost

TM

Programmable USB transceiver drive strength for 
recovering signal integrity

VariSense

TM

Programmable USB receiver sensitivity

Low power operation

Full Power Management with individual or ganged 

power control of each downstream port

Built-in Self-Powered or Bus-Powered internal default 

settings provide flexibility in the quantity of USB 
expansion ports utilized without redesign

Supports “Quad Page” configuration OTP flash

Four consecutive 200 byte configuration pages

Fully integrated USB termination and Pull-up/Pull-

down resistors

On-chip Power On Reset (POR)

Internal 3.3V and 1.2V voltage regulators

On Board 24MHz Crystal Driver, Resonator, or 

External 24MHz clock input

Environmental

Commercial temperature range support (0ºC to 70ºC)

Industrial temperature range support (-40ºC to 85ºC)

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

Order Number(s):

This product meets the halogen maximum concentration values per IEC61249-2-21

The table above represents valid part numbers at the time of printing and may not represent parts that are currently
available. For the latest list of valid ordering numbers for this product, please contact the nearest sales office. 

ORDER NUMBER

TEMPERATURE RANGE

PACKAGE TYPE

USB3613-1080XY

0°C to +70°C

30-ball WLCSP

USB3613-1080XY-TR

0°C to +70°C

30-ball WLCSP

(Tape & Reel)

USB3613i-1080XY

-40°C to +85°C

30-ball WLCSP

USB3613i-1080XY-TR

-40°C to +85°C

30-ball WLCSP

(Tape & Reel)

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

DS00001714A-page 2

 2014 Microchip Technology Inc.

TO OUR VALUED CUSTOMERS

It is our intention to provide our valued customers with the best documentation possible to ensure successful use of your Microchip
products. To this end, we will continue to improve our publications to better suit your needs. Our publications will be refined and
enhanced as new volumes and updates are introduced. 

If you have any questions or comments regarding this publication, please contact the Marketing Communications Department via
E-mail at 

docerrors@microchip.com

. We welcome your feedback.

Most Current Data Sheet

To obtain the most up-to-date version of this data sheet, please register at our Worldwide Web site at:

http://www.microchip.com

You can determine the version of a data sheet by examining its literature number found on the bottom outside corner of any page. 

The last character of the literature number is the version number, (e.g., DS30000000A is version A of document DS30000000).

Errata

An errata sheet, describing minor operational differences from the data sheet and recommended workarounds, may exist for cur-

rent devices. As device/documentation issues become known to us, we will publish an errata sheet. The errata will specify the

revision of silicon and revision of document to which it applies.

To determine if an errata sheet exists for a particular device, please check with one of the following:

• Microchip’s Worldwide Web site; 

http://www.microchip.com

• Your local Microchip sales office (see last page)

When contacting a sales office, please specify which device, revision of silicon and data sheet (include -literature number) you are
using.

Customer Notification System

Register on our web site at 

www.microchip.com

 to receive the most current information on all of our products.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

 2014 Microchip Technology Inc.

DS00001714A-page 3

Table of Contents

Chapter 1 General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.1 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8

Chapter 2 Acronyms and Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1 Acronyms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9
2.2 Reference Documents. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9

Chapter 3 Ball Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.1 Ball Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11
3.2 Pin Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15
3.3 Buffer Type Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16

Chapter 4 Power Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.1 Integrated Power Regulators. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

4.1.1 3.3V Regulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17
4.1.2 1.2V Regulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

4.2 Power Configurations  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

4.2.1 Single Supply Configurations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17
4.2.2 Dual Supply Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

4.3 Power Connection Diagrams. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18

Chapter 5 Modes of Operation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.1 Boot Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21

5.1.1 Standby Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.2 Hardware Initialization Stage (HW_INIT). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.3 Battery Charging Initialization Stage (BC_INIT)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.4 Wait REFCLK Stage (WAITREF)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.5 Software Initialization Stage (SW_INIT)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21
5.1.6 SOC Configuration Stage (SOC_CFG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22
5.1.7 Configuration Stage (CONFIG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.1.8 Battery Charger Detection Stage (CHGDET)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22
5.1.9 Hub Connect Stage (Hub.Connect) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22
5.1.10 Normal Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22

Chapter 6 Device Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

6.1 Configuration Method Selection  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24
6.2 Customer Accessible Functions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24

6.2.1 USB Accessible Functions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24
6.2.2 SMBus Accessible Functions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

6.3 Device Configuration Straps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  26

6.3.1 SPI Speed Select (SPI_SPD_SEL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  27

Chapter 7 Device Interfaces. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

7.1 SPI Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  28

7.1.1 Operation of the Hi-Speed Read Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  28
7.1.2 Operation of the Dual High Speed Read Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  29
7.1.3 32 Byte Cache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  29
7.1.4 Interface Operation to the SPI Port When Not Performing Fast Reads. . . . . . . . . . . . . . . . .  29

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

DS00001714A-page 4

 2014 Microchip Technology Inc.

7.1.5 Erase Example  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  30
7.1.6 Byte Program Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  31
7.1.7 Command Only Program Example  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  32
7.1.8 JEDEC-ID Read Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  33

7.2 I2C Master Interface  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  33

7.2.1 I2C Message Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  33
7.2.2 Pull-Up Resistors for I2C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  35

7.3 SMBus Slave Interface  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  35

Chapter 8 Functional Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

8.1 Battery Charger Detection & Charging  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  36

8.1.1 Upstream Battery Charger Detection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  36
8.1.2 Downstream Battery Charging. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

8.2 Flex Connect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40

8.2.1 Port Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40

8.3 Resets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40

8.3.1 Power-On Reset (POR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40
8.3.2 External Chip Reset (RESET_N). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40
8.3.3 USB Bus Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  41

8.4 Reference Clock  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  41
8.5 Hub Connect (HUB_CONN)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  42
8.6 Link Power Management (LPM)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  42
8.7 Suspend (SUSPEND) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  42
8.8 Interrupt Requests (IRQ_N). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  43
8.9 Interrupt Output (INT_N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  43

Chapter 9 Operational Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

9.1 Absolute Maximum Ratings* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  44
9.2 Operating Conditions**  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  45
9.3 Power Consumption  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46

9.3.1 Operational / Unconfigured . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46
9.3.2 Suspend / Standby  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46

9.4 DC Specifications  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  48
9.5 AC Specifications  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  49

9.5.1 Power-On Configuration Strap Valid Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  49
9.5.2 Reset and Configuration Strap Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.3 USB Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.4 HSIC Timing  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.5 SMBus Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.6 I2C Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
9.5.7 SPI Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  51

9.6 Clock Specifications  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  52

9.6.1 External Reference Clock (REFCLK)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  52

Chapter 10 Package Outline  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Chapter 11 Datasheet Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

 2014 Microchip Technology Inc.

DS00001714A-page 5

List of Figures

Figure 1.1 System Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8
Figure 3.1 30-WLCSP Pin Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10
Figure 4.1 Power Connections  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18
Figure 5.1 Hub Operational Mode Flowchart  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  .   20
Figure 7.1 SPI Hi-Speed Read Sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  28
Figure 7.2 SPI Dual Hi-Speed Read Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  29
Figure 7.3 SPI Erase Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  30
Figure 7.4 SPI Byte Program Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  31
Figure 7.5 SPI Command Only Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   32
Figure 7.6 SPI JEDEC-ID Read Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   33
Figure 7.7 I2C Sequential Access Write Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   34
Figure 7.8 I2C Sequential Access Read Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  34
Figure 8.1 Battery Charging External Power Supply. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  38
Figure 9.1 Single/Dual Supply Rise Time Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  45
Figure 9.2 Power-On Configuration Strap Valid Timing  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  49
Figure 9.3 RESET_N Configuration Strap Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
Figure 9.4 SPI Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  51
Figure 10.1  30-WLCSP Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  53
Figure 10.2  30-WLCSP Recommended Land Pattern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  54

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

DS00001714A-page 6

 2014 Microchip Technology Inc.

List of Tables

Table 3.1 Ball Descriptions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11
Table 3.2 30-WLCSP Package Ball Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15
Table 3.3 Buffer Types  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16
Table 6.1 SPI_SPD_SEL Configuration Definitions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Table 8.1 Chargers Compatible with Upstream Detection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  36
Table 8.2 CHRGDET[1:0] Configuration Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  37
Table 8.3 Downstream Port Types  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  39
Table 8.4 Default Reference Clock Frequencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Table 8.5 LPM State Definitions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  42
Table 9.1 Operational/Unconfigured Power Consumption  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46
Table 9.2 Single Supply Suspend/Standby Power Consumption  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46
Table 9.3 Dual Supply Suspend/Standby Power Consumption. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  47
Table 9.4 DC Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  48
Table 9.5 Power-On Configuration Strap Valid Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  49
Table 9.6 RESET_N Configuration Strap Timing  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Table 9.7 SPI Timing Values (30 MHz Operation). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 9.8 SPI Timing Values (60 MHz Operation). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Table 10.1 30-WLCSP Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  53
Table 11.1 Revision History. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  55

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

 2014 Microchip Technology Inc.

DS00001714A-page 7

Chapter 1 General Description

The USB3613 is a low-power, OEM configurable, MTT (Multi-Transaction Translator) USB 2.0 hub
controller with 3 downstream ports and advanced features for embedded USB applications. The
USB3613 is fully compliant with the USB 2.0 Specification, USB 2.0 Link Power Management
Addendum, High-Speed Inter-Chip (HSIC) USB Electrical Specification Revision 1.0, and will attach to
an upstream port as a Hi-Speed hub. The 3-port hub supports Low-Speed, Full-Speed, and Hi-Speed
downstream devices on all of the enabled downstream (non-HSIC) ports. HSIC ports support only Hi-
Speed operation.

The USB3613 has been specifically optimized for mobile embedded applications. The pin-count has
been reduced by optimizing the USB3613 for mobile battery-powered embedded systems where power
consumption, small package size, and minimal BOM are critical design requirements. Standby mode
power has been minimized and reference clock inputs can be aligned to the customer’s specific mobile
application. Flexible power rail options ease integration into energy efficient designs by allowing the
USB3613 to be powered in a single-source (VBUS, VBAT, 3.3V) or a dual-source (VBAT + 1.8, 3.3V
+ 1.8) configuration. Additionally, all required resistors on the USB ports are integrated into the hub,
including all series termination and pull-up/pull-down resistors on the D+ and D– pins.

The USB3613 supports both upstream battery charger detection and downstream battery charging.
The USB3613 integrated battery charger detection circuitry supports the USB-IF Battery Charging
(BC1.2) detection method and most Apple devices. These circuits are used to detect the attachment
and type of a USB charger and provide an interrupt output to indicate charger information is available
to be read from the device’s status registers via the serial interface. The USB3613 provides the battery
charging handshake and supports the following USB-IF BC1.2 charging profiles:

DCP: Dedicated Charging Port (Power brick with no data)

CDP: Charging Downstream Port (1.5A with data)

SDP: Standard Downstream Port (0.5A with data)

Custom profiles loaded via SMBus or OTP

The USB3613 provides an additional USB endpoint dedicated for use as a USB to I

2

C/SPI interface,

allowing external circuits or devices to be monitored, controlled, or configured via the USB interface.
Additionally, the USB3613 includes many powerful and unique features such as:

FlexConnect, which provides flexible connectivity options. The USB3613’s downstream port 1 can be
swapped with the upstream port, allowing master capable devices to control other devices on the hub.

MultiTRAK

TM 

Technology, which utilizes a dedicated Transaction Translator (TT) per port to maintain

consistent full-speed data throughput regardless of the number of active downstream connections.
MultiTRAK

TM 

outperforms conventional USB 2.0 hubs with a single TT in USB full-speed data transfers. 

PortMap, which provides flexible port mapping and disable sequences. The downstream ports of a
USB3613 hub can be reordered or disabled in any sequence to support multiple platform designs with
minimum effort. For any port that is disabled, the USB3613 hub controllers automatically reorder the
remaining ports to match the USB host controller’s port numbering scheme.

PortSwap, which adds per-port programmability to USB differential-pair pin locations. PortSwap allows
direct alignment of USB signals (D+/D-) to connectors to avoid uneven trace length or crossing of the
USB differential signals on the PCB.

PHYBoost, which provides programmable levels of Hi-Speed USB
signal drive strength in the downstream port transceivers. PHYBoost
attempts to restore USB signal integrity in a compromised system
environment. The graphic on the right shows an example of Hi-
Speed USB eye diagrams before and after PHYBoost signal integrity
restoration.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

DS00001714A-page 8

 2014 Microchip Technology Inc.

VariSense, which controls the USB receiver sensitivity enabling programmable levels of USB signal
receive sensitivity. This capability allows operation in a sub-optimal system environment, such as when
a captive USB cable is used.

The USB3613 is available in commercial (0°C to +70°C) and industrial (-40°C to +85°C) temperature
range versions.

1.1

  Block Diagram

Figure 1.1

 details the internal block diagram of the USB3613.

Figure 1.1 System Block Diagram

VDD33

Flex

PHY

HSIC

Upstream 

Hub Logic 

& Repeater

Controller

SIE

Serial 

Interface

PLL

RefClk

To I

2

C Master/Slave 

or EEPROM

Routing & Port Re-Ordering Logic

Scl

Sda

Port Controller

USB

Down or 

Upstream

VDDCR12

Multi-

TT

USB

Downstream

HSIC

Downstream

1.2V Reg

ResetN

VBAT

3.3V Reg

VDDCOREREG

Hu

bC

on

n

e

c

t

IntN

AddrSel

RefSel

Pr

tP

w

r/

O

C

S

/Susp

end

/L

E

D

/I

R

Q

_I

N

HSIC

Upstream 

Battery 

Charger 

Detection

 ChgDetN

Up or  Downstream

CPU

COMPLEX

JTAG/

SPI/

GPIO

JTAG

USB

Swap

Port

USB

Port

HSIC

Port

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

 2014 Microchip Technology Inc.

DS00001714A-page 9

Chapter 2 Acronyms and Definitions

2.1

  Acronyms

EOP:  End of Packet

EP: Endpoint

FS: Full-Speed

GPIO:  General Purpose I/O (that is input/output to/from the device)

HS: Hi-Speed

HSOS: High Speed Over Sampling

HSIC: High-Speed Inter-Chip

I

2

C

®

: Inter-Integrated 

Circuit

LS: Low-Speed

OTP:  One Time Programmable

PCB: Printed 

Circuit 

Board

PCS:  Physical Coding Sublayer

PHY: Physical 

Layer

SMBus: System Management Bus

UUID: Universally Unique IDentification

2.2

  Reference Documents

1. UNICODE UTF-16LE For String Descriptors USB Engineering Change Notice, December 29th,

2004, http://www.usb.org

2. Universal Serial Bus Specification, Revision 2.0, April 27th, 2000, http://www.usb.org

3. Battery Charging Specification, Revision 1.2, Dec. 07, 2010, http://www.usb.org

4. High-Speed Inter-Chip USB Electrical Specification, Version 1.0, Sept. 23, 2007, http://www.usb.org

5. I

2

C-Bus Specification, Version 1.1, http://www.nxp.com

6. System Management Bus Specification, Version 1.0, http://smbus.org/specs

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/00001714A-html.html
background image

USB 2.0 Hi-Speed 3-Port Hub Controller Optimized for Portable Applications

Datasheet

DS00001714A-page 10

 2014 Microchip Technology Inc.

Chapter 3 Ball Descriptions

Figure 3.1 30-WLCSP Pin Assignments

SUSPEND/

IRQ_N/

INT_N

HUB_CONN

REFSEL0

SDA/

SMBDATA

SPI_CE_N

Top of USB3613 Package

A

B

C

D

E

1

2

3

4

5

6

STRB0

RESET_N

SCL/

SMBCLK

SPI_CLK

SPI_DI

DATA0

GND

RBIAS

SPI_DO/

SPI_SPD_SEL

PRTCTLA

REFCLK

VDD33

GND

CHRGDET0

CHRGDET1

VDDCORE

REG

VBAT

DM1

DM2

DATA3

VDDCR12

DP1

DP2

STRB3

REFSEL1

Maker
Microchip Technology Inc.
Datasheet PDF Download