CN100463340C - 通用串行总线接口功率控制电路 - Google Patents

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Abstract

一种通用串行总线接口功率控制电路，其包括一通用串行总线接口、一南桥芯片和一5伏电源，所述通用串行总线接口包括若干信号引脚及一电源引脚，所述南桥芯片包括若干信号引脚和一状态控制引脚，所述通用串行总线接口的信号引脚与所述南桥芯片的信号引脚电性连接，所述通用串行总线接口功率控制电路还包括一电流控制电路，所述电流控制电路电性连接于所述通用串行总线接口的电源引脚与所述南桥芯片的状态控制引脚之间，所述5伏电源与所述电流控制电路电性连接。所述通用串行总线接口功率控制电路借由一电流控制电路，即可调整通用串行总线接口的输出功率。

Description

通用串行总线接口功率控制电路
【技术领域】
本发明是关于一种输出功率控制电路，特别是指一种通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口功率控制电路。
【背景技术】
通用串行总线(USB)是一种应用在计算机领域的新型接口技术。早在1995年，就已经有计算机带有USB接口了，但由于缺乏软件及硬件设备的支持，这些计算机的USB接口都闲置未用。1998年后，随着微软在Windows 98中内置了对USB接口的支持模块，加上USB设备的日渐增多，USB接口才逐步走进了实用阶段。
近几年，随着大量支持USB的个人电脑的普及，USB逐步成为个人电脑的标准接口已经是大势所趋。在主机(host)端，最新推出的计算机几乎100％支持USB；而在外设(device)端，使用USB接口的设备也与日俱增，例如数码相机、扫描仪、游戏杆、磁带和软驱、图像设备、打印机、键盘、鼠标等等。
根据INTEL公司对USB功耗规定，单个USB接口的最大额定电流是0.5安，最大负载功率是2.5瓦，而随着近年来各种USB接口设备的发展，例如USB热水杯、USB移动硬盘、USB手机充电器等USB接口设备的出现，USB接口设备的驱动功率逐渐加大，传统的USB接口所提供的功率已经不能满足各种大功率USB接口设备的使用要求，造成USB接口设备工作不稳定等影响。
随着各种大功率USB接口设备使用的日趋广泛，USB接口所提供的额定功率已不能满足要求，需要一种可提供多种功率以供选择的USB接口电路，以满足各种USB接口设备的功率需求。
【发明内容】
鉴于以上内容，有必要提供一种可为USB接口设备稳定提供多种功率的通用串行总线接口功率控制电路。
一种通用串行总线接口功率控制电路，其包括一通用串行总线接口、一南桥芯片和一5伏电源，所述通用串行总线接口包括一第一信号引脚、一第二信号引脚及一电源引脚，所述南桥芯片包括一第一信号引脚、一第二信号引脚和一状态控制引脚，所述通用串行总线接口的第一及第二信号引脚分别与所述南桥芯片的第一及第二信号引脚对应电性连接，所述通用串行总线接口功率控制电路还包括一电流控制电路，所述电流控制电路电性连接于所述通用串行总线接口的电源引脚与所述南桥芯片的状态控制引脚之间，所述5伏电源与所述电流控制电路电性连接，所述南桥芯片控制所述电流控制电路的工作状态，进而控制所述通用串行总线接口的电源引脚的输出。
所述通用串行总线接口电源控制电路借由一电流控制电路，即可为USB接口提供多种输出功率，满足了USB接口设备功率多样化的需求。
【附图说明】
图1是本发明通用串行总线接口功率控制电路较佳实施例的电路图。
图2是本发明通用串行总线接口功率控制电路另一较佳实施例的电路图。
【具体实施方式】
下面参照附图结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
参考图1，是本发明较佳实施例的通用串行总线接口功率控制电路10，其包括一通用串行总线接口12、一南桥芯片14、一5伏(V)电源和一电流控制电路101。所述通用串行总线接口12包括一电源引脚12a、一第一信号引脚12b和一第二信号引脚12c、一接地引脚12d及一外壳接地引脚12e。所述南桥芯片14包括一第一信号引脚USBP_ON和一第二信号引脚USBP_OP、一状态控制引脚GPIO1及一过流保护引脚OC0#。所述通用串行总线接口12的第一及第二信号引脚12b和12c分别与所述南桥芯片14的第一及第二信号引脚USBP_ON和USBP_OP电性连接，所述通用串行总线接口12的接地引脚12d和外壳接地引脚12e接地。
所述电流控制电路101包括一晶体管Q1、一3.3伏电源、一第一电阻16、一第二电阻18及一可对限流编程的高容量开关120，本实施例中所述可对限流编程的高容量开关120为一MIC2545A-1YM芯片，所述晶体管Q1为一2N7002型NMOS场效应晶体管，所述第一电阻16的电阻值为R1，所述第二电阻18的电阻值为R2。所述可对限流编程的高容量开关120包括两个电源输入引脚IN1和IN2、两个电源输出引脚OUT1和OUT2、一工作状态引脚EN、一过流保护引脚FLAG、一接地引脚GND及一电流限制引脚ILIM，所述电源输入引脚IN1和IN2与所述5伏电源电性连接，所述电源输出引脚OUT1和OUT2与所述通用串行总线接口12的电源引脚12a电性连接，所述接地引脚GND接地，所述过流保护引脚FLAG与所述南桥芯片14的过流保护引脚OC0#电性连接，所述工作状态引脚EN和过流保护引脚FLAG通过一电阻122与所述3.3伏电源电性连接，所述电流限制引脚ILIM分别与所述晶体管Q1的漏极D和所述第一电阻16的一端电性连接，所述第一电阻16的另一端接地，所述晶体管Q1的栅极G与所述南桥芯片14的状态控制引脚GPIO1电性连接，所述晶体管Q1的栅极G还通过一电阻124与所述3.3伏电源电性连接，所述晶体管Q1的源极S通过所述第二电阻18接地。
由所述可对限流编程的高容量开关120的芯片特性有：
76.8欧<RRET<459欧
ILIMIT＝230/RRET
其中RRET为所述可对限流编程的高容量开关120的电流限制引脚ILIM与地之间的电阻值，ILIMIT为输出电流。当电脑系统BIOS中的功率选项USB HighCurrent设置为Disabled时，所述南桥芯片14的状态控制引脚GPIO1输出低电平，所述晶体管Q1截止，则ILIMIT＝230/R1，在本实施例中R1约为458欧，所以可得USB接口输出电流为0.5安；当电脑系统BIOS中的功率选项USB High Current设置为Enabled时，所述南桥芯片14的状态控制引脚GPIO1输出高电平，通过所述3.3伏电源拉高后保证所述晶体管Q1导通，在本实施例中R2约为150欧，由公式：
RRET＝(R2+Rz)*458/(R2+Rz+458)
可得RRET为115欧，其中晶体管Q1内阻Rz为3欧，所以输出电流ILIMIT为2安。当所述可对限流编程的高容量开关120输出电流大于额定电流2安时，所述可对限流编程的高容量开关120的过流保护引脚FLAG输出低电平，通过所述南桥芯片14的状态控制引脚GPIO1使南桥芯片得到过流信号。
由于所述南桥芯片14的状态控制引脚GPIO1的输出由BIOS中的USBHigh Current选项控制，将BIOS中的USB功率选项USB High Current设置为Enabled时，所述南桥芯片14的状态控制引脚GPIO1输出高电平，即控制所述电流控制电路101输出2安的电流即10瓦的输出功率；将BIOS中的USB功率选项USB High Current设置为Disabled时，所述南桥芯片14的状态控制引脚GPIO1输出低电平，即控制所述电流控制电路101输出0.5安的电流即2.5瓦的输出功率。借此，即可通过在BIOS中选择工作方式及改变所述第一电阻16和第二电阻18的阻值来改变通用串行总线接口12的输出电流，即达到控制其输出功率的目的。
参考图2，是本发明另一较佳实施例的通用串行总线接口功率控制电路20，其包括一通用串行总线接口22、一南桥芯片24、一5伏电源和一电流控制电路201。所述通用串行总线接口22包括一电源引脚22a、一第一信号引脚22b和一第二信号引脚22c、接地引脚22d及外壳接地引脚22e。所述南桥芯片24包括一第一信号引脚USBP_ON、一第二信号引脚USBP_OP及一状态控制引脚GPIO1。所述通用串行总线接口22的第一及第二信号引脚22b和22c分别与所述南桥芯片24的第一及第二信号引脚USBP_ON和USBP_OP电性连接，所述通用串行总线接口22的接地引脚22d和外壳接地引脚22e接地。
所述电流控制电路201包括一晶体管Q2、一第一保险丝F1、一第二保险丝F2、一双晶体管开关26、一12伏电源和一3.3伏电源。在本实施例中所述双晶体管开关26为一26FDS8958A芯片，所述晶体管Q2为一2N7002型NMOS场效应晶体管，所述第一保险丝F1为F1813_2A，其限定电流为2安，所述第二保险丝F2为F1813_0.5A，其限定电流为0.5安。所述双晶体管开关26包括一第一输入引脚S1、一第一状态引脚G1、一第二输入引脚S2、一第二状态引脚G2及若干输出引脚D1～D4。所述双晶体管开关26的输出引脚D1～D4分别与所述通用串行总线接口22的电源引脚22a电性连接，所述第一输入引脚S1通过所述第一保险丝F1与所述5伏电源电性连接，所述第二输入引脚S2通过所述第二保险丝F2与所述5伏电源电性连接，所述第一状态引脚G1及第二状态引脚G2分别与所述12伏电源及所述晶体管Q2的漏极D电性连接，所述晶体管Q2的栅极G与所述南桥芯片24的状态控制引脚GPIO1电性连接，所述晶体管Q2的栅极G通过一电阻28与所述3.3伏电源电性连接，所述晶体管Q2的源极S接地。
所述南桥芯片24的状态控制引脚GPIO1的输出由BIOS中的USB HighCurrent选项控制，将BIOS中的USB功率选项USB High Current设置为Enabled时，所述南桥芯片24的状态控制引脚GPIO1输出高电平，经过所述3.3伏电源拉高后确保所述晶体管Q2导通，使所述双晶体管开关26的第二输入引脚S2与输出端D3和D4导通，所述双晶体管开关26可根据负载需要输出不大于2安的电流即小于10瓦的功率；当BIOS中的USB功率选项USB High Current设置为Disabled时，所述南桥芯片24的状态控制引脚GPIO1输出低电平，使所述晶体管Q2截止，12伏电源使所述双晶体管开关26输出端D1和D2与所述第一输入引脚S1导通，最大输出电流为0.5安，最大输出功率为2.5瓦。
借此，只需改变第一保险丝F1和第二保险丝F2的型号，通过在BIOS中选择工作方式即可改变通用串行总线接口22的输出电流，即达到改变输出功率以满足USB接口设备需求的目的。

Claims (10)

1.一种通用串行总线接口功率控制电路，其包括一通用串行总线接口、一南桥芯片和一5伏电源，所述通用串行总线接口包括一第一信号引脚、一第二信号引脚及一电源引脚，所述南桥芯片包括一第一信号引脚、一第二信号引脚和一状态控制引脚，所述通用串行总线接口的第一及第二信号引脚分别与所述南桥芯片的第一及第二信号引脚对应电性连接，其特征在于：所述通用串行总线接口功率控制电路还包括一电流控制电路，所述电流控制电路电性连接于所述通用串行总线接口的电源引脚与所述南桥芯片的状态控制引脚之间，所述5伏电源与所述电流控制电路电性连接，所述南桥芯片控制所述电流控制电路的工作状态，进而控制所述通用串行总线接口的电源引脚的输出。
2.如权利要求1所述的通用串行总线接口功率控制电路，其特征在于：所述电流控制电路包括一可对限流编程的高容量开关、一晶体管、一3.3伏电源、一第一电阻和一第二电阻，所述可对限流编程的高容量开关包括若干电源输入引脚、若干电源输出引脚、一电流限制引脚、一接地引脚、一过流保护引脚及一工作状态引脚，所述电源输入引脚与所述5伏电源电性连接，所述电源输出引脚与所述通用串行总线接口的电源引脚电性连接，所述接地引脚接地，所述过流保护引脚和所述工作状态引脚分别与所述3.3伏电源连接，所述电流限制引脚分别与所述晶体管的漏极和所述第一电阻的一端电性连接，所述第一电阻的另一端接地，所述晶体管的栅极与所述南桥芯片的状态控制引脚电性连接，所述晶体管的源极通过所述第二电阻接地。
3.如权利要求2所述的通用串行总线接口功率控制电路，其特征在于：所述南桥芯片还包括一过流保护引脚，所述南桥芯片的过流保护引脚与所述可对限流编程的高容量开关的过流保护引脚电性连接。
4.如权利要求2所述的通用串行总线接口功率控制电路，其特征在于：所述可对限流编程的高容量开关为MIC2545A-1YM型集成电路。
5.如权利要求2所述的通用串行总线接口功率控制电路，其特征在于：所述晶体管为2N7002型NMOS场效应晶体管。
6.如权利要求2所述的通用串行总线接口功率控制电路，其特征在于：所述第一电阻为458欧，所述第二电阻为150欧。
7.如权利要求1所述的通用串行总线接口功率控制电路，其特征在于：所述电流控制电路包括一12伏电源、一3.3伏电源、一晶体管、一双晶体管开关、一第一保险丝及一第二保险丝，所述双晶体管开关包括一第一输入引脚、一第二输入引脚、一第一状态引脚、一第二状态引脚及若干输出引脚，所述第一输入引脚通过所述第一保险丝与所述5伏电源电性连接，所述第二输入引脚通过所述第二保险丝与所述5伏电源电性连接，所述电源输出引脚与所述通用串行总线接口的电源引脚电性连接，所述第一状态引脚和第二状态引脚分别与所述12伏直流电源和所述晶体管的漏极电性连接，所述晶体管的源极接地，所述晶体管的栅极分别与所述南桥芯片的状态控制引脚和3.3伏电源连接。
8.如权利要求7所述的通用串行总线接口功率控制电路，其特征在于：所述双晶体管开关为26FDS8958A型集成电路。
9.如权利要求7所述的通用串行总线接口功率控制电路，其特征在于：所述晶体管为2N7002型NMOS场效应晶体管。
10.如权利要求7所述的通用串行总线接口功率控制电路，其特征在于：所述第一保险丝为F1813_0.5A型保险丝，所述第二保险丝为F1813_2A型保险丝。
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