CN101436425A - 一种控制功能模块供电的电路和无线数据终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制功能模块供电的电路和无线数据终端设备，所述电路包括：USB连接器，用于连接外设设备；识别电路，其输入端与所述USB连接器的两条数据线相连，用于根据所述USB连接器的两条数据线的信号识别所述外设设备的类型；控制电路，根据所述识别电路识别的所述外设设备的类型，导通或截止各功能模块的供电。通过本发明实施例的电路，达到了识别电路实现简单、响应迅速、性能可靠、成本低廉的有益效果。

Description

一种控制功能模块供电的电路和无线数据终端设备

技术领域

本发明涉及以USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口作为供电接口的无线数据终端设备，尤其涉及一种应用于无线数据终端设备的控制功能模块供电的电路和无线数据终端设备。

背景技术

目前，部分无线数据终端设备的供电接口采用了USB的接口形式，通过具有USB接口的外设设备为无线数据终端设备供电，这种具有USB接口的外设设备可以是具有USB接口的PC(Personal Computer，个人计算机)，也可以是具有USB接口的电源适配器。由于PC的USB接口供流能力有限，只有500mA，所以无线数据终端设备需具备识别外设类型的功能，当识别为PC供电时，禁用各部分功能模块或使整机不上电，避免由于终端设备功耗过大将PC机拖死的情况；当识别为一次电源(USB接口适配器)时，则可以全功能运行。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中存在如下问题：

请参照图1，现有无线数据终端设备的USB外设识别方案为，设备上电，控制软件控制模拟开关先将模块A与USB连接器的通路接通，然后判断插入外设设备是PC机还是USB接口形式的一次电源，如果判断为PC机，则禁用该无线数据终端设备的各功能模块，或控制该无线数据终端设备不上电；如果判断为一次电源，则控制模拟开关建立与模块B的通信通道，然后使能终端设备的各功能模块，终端设备正常运行。

可见，如图1所示的识别方式，其控制过程较为复杂，不仅需软件控制模拟开关分别与USB连接器和模块A、B建立连接，增加了软件设计的复杂性，还引入了模拟开关，增加了无线数据终端设备的BOM(bill of materials，材料清单)成本，此外，由于模块A与模块B的USB通路上增加了模块开关，需要增加相应的匹配电路以保证信号质量，增加了调试难度，恶化了USB的信号质量。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种简单可靠的控制功能模块供电的电路，以方便地控制具有USB接口的无线数据终端设备的功能模块的供电。

本发明实施例的上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种控制功能模块供电的电路，所述电路包括：USB连接器，用于连接外设设备；识别电路，其输入端与所述USB连接器的两条数据线相连，用于根据所述USB连接器的两条数据线的信号识别所述外设设备的类型；控制电路，根据所述识别电路识别的所述外设设备的类型，导通或截止各功能模块的供电。

一种无线数据终端设备，所述无线数据终端设备包括一个控制功能模块供电的电路，所述电路包括：USB连接器，用于连接外设设备；识别电路，其输入端与所述USB连接器的两条数据线相连，用于根据所述USB连接器的两条数据线的信号识别所述外设设备的类型；控制电路，根据所述识别电路识别的所述外设设备的类型，导通或截止各功能模块的供电。

通过本发明实施例的控制功能模块供电的电路，达到了识别电路实现简单、响应迅速、性能可靠、成本低廉的有益效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为现有的通过软件控制实现USB外设识别的无线数据终端设备功能框图；

图2为本发明实施例的控制功能模块供电的电路组成框图；

图3为图2实施例中识别电路的组成框图；

图4为图3实施例中检测模块的组成框图；

图5为图3实施例中检测模块的另一组成框图；

图6为图3实施例中检测模块的另一组成框图；

图7为图3实施例中检测模块的另一组成框图；

图8为图3实施例中检测模块的另一组成框图；

图9为图3实施例中检测模块的另一组成框图；

图10为图5所示实施例的控制功能模块供电的电路结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例一

本发明实施例提供一种控制功能模块供电的电路，以下结合附图对本实施例进行详细说明。

图2为本发明实施例的控制功能模块供电的电路组成框图，如图2所示，本发明实施例的控制功能模块供电的电路主要包括USB连接器21、识别电路22以及控制电路23，其中：

USB连接器21充当供电接口，用于连接外设终端设备，如PC机或一次电源的USB插头，以通过所述的外设终端设备对装设有该USB连接器21的终端供电。

识别电路22的输入端与所述USB连接器21的两条数据线相连，用于根据所述USB连接器21的两条数据线的信号识别所述外设设备的类型。

根据USB数据协议，数据信号DATA+和DATA-为差分信号，因此，一般情况下，USB连接器的DATA+和DATA-为状态相反的两个信号，然而，如果对USB插头进行改制，在USB插头中将DATA+和DATA-直接短接，这样就导致DATA+和DATA-信号始终相同，利用该原理即可通过本实施例的识别电路22识别外设终端设备的类型。例如，将一次电源的USB插头的DATA+和DATA-直接短接，而不对PC机的USB插头做任何改变，那么通过本发明实施例的识别电路22对USB连接器21的DATA+和DATA-的信号采集，即可区分出外设设备是PC机还是一次电源，并根据识别的结果控制是否给各功能模块供电。

控制电路23用于根据所述识别电路22识别的所述外设设备的类型，导通或截止各功能模块的供电。例如，当识别电路22识别出外设设备为PC机时，该控制电路23控制不对终端设备的各功能模块供电；当识别电路22识别出外设设备为一次电源时，该控制电路23控制对终端设备的各功能模块供电。

根据本实施例，识别电路22可以包括检测模块32，用于检测所述USB连接器21的两条数据线的信号是否相同，在本实施例中，控制电路23具体用于根据该检测模块的检测结果，控制终端设备对所述各功能模块供电，如图3所示。

根据本实施例，所述检测模块32可以为同或电路42，用于在所述USB连接器21的两条数据线的信号相同时，输出高电平信号，在所述USB连接器21的两条数据线的信号不同时，输出低电平信号。在本实施例中，控制电路23可以为NMOS管43，该NMOS管的栅极接所述同或电路的输出，漏极接所述USB连接器21的电源线，源极接各所述功能模块的供电端。如图4所示。

根据本实施例，所述检测模块32可以为同或电路521和NPN驱动三极管522，其中：

同或电路521用于在所述USB连接器21的两条数据线的信号相同时，输出高电平信号，在所述USB连接器21的两条数据线的信号不同时，输出低电平信号；

NPN驱动三极管522的集电极接所述同或电路521的输出，发射极接地，集电极接所述USB连接器21的电源线。

在本实施例中，控制电路23可以为至少一个PMOS管53，该至少一个PMOS管53的栅极接所述NPN驱动三极管522的集电极，源极接所述USB连接器21的电源线，漏极接各所述功能模块的供电端。如图5和图10所示。

根据本实施例，所述检测模块32可以为同或电路621和PNP驱动三极管622，其中：

同或电路621用于在所述USB连接器21的两条数据线的信号相同时，输出高电平信号，在所述USB连接器21的两条数据线的信号不同时，输出低电平信号；

PNP驱动三极管622的集电极接所述同或电路621的输出，发射极接所述USB连接器21的电源线，集电极接地。

在本实施例中，所述控制电路23包括至少一个NMOS管63，所述至少一个NMOS管63的栅极接所述PNP驱动三极管622的发射极，漏极接所述USB连接器21的电源线，源极接各所述功能模块的供电端。如图6所示。

根据本实施例，在终端系统上电瞬间，考虑到可能DATA+和DATA-信号尚未稳定，所以在本实施例的控制功能模块供电的电路中增加RC上电延时电路(图未示)，用来控制同或电路的使能，以保证信号的稳定性，当使能端低电平稳定后，同或电路开始进行信号采集，避免插拔瞬间的干扰。

在本实施例中，所述同或电路可以包括一个电阻和一个电容，所述电阻的两端分别连接所述USB连接器21的电源线和其中一条数据线，所述电容的两端分别连接所述USB连接器21的电源线和所述同或电路，用于控制所述同或电路的使能，以保证信号的稳定性。

根据本实施例，所述检测模块32可以为异或电路72，用于在所述USB连接器21的两条数据线的信号相同时，输出低电平信号，在所述USB连接器21的两条数据线的信号相同时，输出高电平信号。在本实施例中，所述控制电路33为PMOS管73，所述PMOS管73的栅极接所述异或电路72的输出，源极接所述USB连接器21的电源线，漏极接所述各功能模块的供电端。如图7所示。

根据本实施例，所述检测模块32可以为异或电路821和NPN驱动三极管822，其中：

异或电路821用于在所述USB连接器21的两条数据线的信号相同时，输出低电平信号，在所述USB连接器21的两条数据线的信号不同时，输出高电平信号；

NPN驱动三极管822的集电极接所述异或电路821的输出，发射极接地，集电极接所述USB连接器21的电源线。

在本实施例中，所述控制电路23为至少一个NMOS管83，所述至少一个NMOS管83的栅极接所述NPN驱动三极管822的集电极，漏极接所述USB连接器21的电源线，源极接各所述功能模块的供电端。如图8所示。

根据本实施例，所述检测模块32为异或电路921和PNP驱动三极管922，其中：

异或电路921用于在所述USB连接器21的两条数据线的信号相同时，输出低电平信号，在所述USB连接器21的两条数据线的信号不同时，输出高电平信号；

PNP驱动三极管922的集电极接所述异或电路921的输出，集电极接地，发射极接所述USB连接器21的电源线。

在本实施例中，所述控制电路23为至少一个PMOS管93，所述至少一个PMOS管93的栅极接所述PNP驱动三极管922的集电极，源极接所述USB连接器21的电源线，漏极接各所述功能模块的供电端。如图9所示。

根据本实施例，在终端系统上电瞬间，考虑到可能DATA+和DATA-信号尚未稳定，所以在本实施例的控制功能模块供电的电路中增加RC上电延时电路(图未示)，用来控制异或电路的使能，以保证信号的稳定性，当使能端低电平稳定后，异或电路开始进行信号采集，避免插拔瞬间的干扰。

在本实施例中，该异或电路可以包括一个电阻和一个电容，所述电阻的两端分别连接所述USB连接器21的电源线和其中一条数据线，所述电容的两端分别连接所述USB连接器21的电源线和所述异或电路，用于控制所述异或电路的使能，以保证信号的稳定性。

图10为图5所示实施例的控制功能模块供电的电路的电路图，下面结合该电路图对本发明实施例的控制功能模块供电的电路进行说明。

如图10所示，在本实施例的控制功能模块供电的电路中，通过同或电路和三极管作为识别电路的检测模块，对USB连接器的DATA+和DATA-进行信号采集，同或电路的输出用来控制三极管实现开关功能，三极管的集电极用来控制作为控制电路的功率PMOS管(positive channel Metal OxideSemiconductor，p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)，实现对各功能模块的供电控制，如图10所示的模块A、模块B等。图10所示的实施例只是举例说明，本发明实施例并不以此作为限制。

在系统上电瞬间，考虑到可能DATA+和DATA-信号尚未稳定，所以在本发明实施例的识别电路中增加了RC上电延时电路，用来控制同或电路的使能，以保证信号的稳定性，当使能端低电平稳定后，同或电路开始进行状态采集，避免插拔瞬间的干扰。

在USB连接器的DATA+和DATA-为状态相反的两个信号时，经过同或电路输出低电平，此时三极管截止，集电极为高电平，PMOS管关断，设备不供电。

在USB连接器的DATA+和DATA-为状态相同的两个信号时，经过同或电路输出高电平，此时三极管导通，集电极为低电平，PMOS管导通，实现对设备的供电。

需要说明的是，参照图10的电路图的连接方式，本领域普通技术人员可以知道图4、图6、图7、图8、图9所示实施例的控制功能模块供电的电路连接方式，在此不再赘述。

通过本发明实施例的控制功能模块供电的电路，达到了识别电路实现简单、响应迅速、性能可靠、成本低廉的有益效果。

实施例二

本发明实施例还提供一种无线数据终端设备，该无线数据终端设备包括了本发明实施例一的控制功能模块供电的电路，通过实施例一的控制功能模块供电的电路，实现该无线数据终端设备各功能模块的供电控制，具体实现过程已经在实施例一中作了详细说明，在此不再赘述。

通过本发明实施例的无线数据终端设备，不需要软件参与，仅通过硬件电路实现了对外设终端的类型识别，为进一步确定供电方案，控制各功能模块的上电提供了依据，避免了终端设备误插入PC机的USB口后，由于功耗过大将PC机拖死或重启的现象。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1、一种控制功能模块供电的电路，其特征在于，所述电路包括：

USB连接器，用于连接外设设备；

识别电路，其输入端与所述USB连接器的两条数据线相连，用于根据所述USB连接器的两条数据线的信号识别所述外设设备的类型；

控制电路，根据所述识别电路识别的所述外设设备的类型，导通或截止各功能模块的供电。

2、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述识别电路包括：

检测模块，用于检测所述USB连接器的两条数据线的信号是否相同；所述控制电路具体用于根据所述检测模块的检测结果，控制终端设备对所述各功能模块供电。

3、根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述检测模块包括：

同或电路，用于在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出高电平信号，在所述USB连接器的两条数据线的信号不同时，输出低电平信号；

所述控制电路为NMOS管，所述NMOS管的栅极接所述同或电路的输出，漏极接所述USB连接器的电源线，源极接各所述功能模块的供电端。

4、根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述检测模块包括：

异或电路，用于在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出低电平信号，在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出高电平信号；

所述控制电路为PMOS管，所述PMOS管的栅极接所述异或电路的输出，源极接所述USB连接器的电源线，漏极接所述各功能模块的供电端。

5、根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述检测模块包括：

同或电路，用于在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出高电平信号，在所述USB连接器的两条数据线的信号不同时，输出低电平信号；

NPN驱动三极管，集电极接所述同或电路的输出，发射极接地，集电极接所述USB连接器的电源线；

所述控制电路包括至少一个PMOS管，所述至少一个PMOS管的栅极接所述NPN驱动三极管的集电极，源极接所述USB连接器的电源线，漏极接各所述功能模块的供电端。

6、根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述检测模块包括：

同或电路，用于在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出高电平信号，在所述USB连接器的两条数据线的信号不同时，输出低电平信号；

PNP驱动三极管，集电极接所述同或电路的输出，发射极接所述USB连接器的电源线，集电极接地；

所述控制电路包括至少一个NMOS管，所述至少一个NMOS管的栅极接所述PNP驱动三极管的发射极，漏极接所述USB连接器的电源线，源极接各所述功能模块的供电端。

7、根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述检测模块包括：

异或电路，用于在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出低电平信号，在所述USB连接器的两条数据线的信号不同时，输出高电平信号；

NPN驱动三极管，集电极接所述异或电路的输出，发射极接地，集电极接所述USB连接器的电源线；

所述控制电路包括至少一个NMOS管，所述至少一个NMOS管的栅极接所述NPN驱动三极管的集电极，漏极接所述USB连接器的电源线，源极接各所述功能模块的供电端。

8、根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述检测模块包括：

异或电路，用于在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出低电平信号，在所述USB连接器的两条数据线的信号不同时，输出高电平信号；

PNP驱动三极管，集电极接所述异或电路的输出，集电极接地，发射极接所述USB连接器的电源线；

所述控制电路包括至少一个PMOS管，所述至少一个PMOS管的栅极接所述PNP驱动三极管的集电极，源极接所述USB连接器的电源线，漏极接各所述功能模块的供电端。

9、根据权利要求3，5，6之一所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

RC上电延时电路，包括一个电阻和一个电容，所述电阻的两端分别连接所述USB连接器的电源线和其中一条数据线，所述电容的两端分别连接所述USB连接器的电源线和所述同或电路的使能端，用于控制所述同或电路的使能，以保证信号的稳定性。

10、根据权利要求4，7，8之一所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

RC上电延时电路，包括一个电阻和一个电容，所述电阻的两端分别连接所述USB连接器的电源线和其中一条数据线，所述电容的两端分别连接所述USB连接器的电源线和所述异或电路的使能端，用于控制所述异或电路的使能，以保证信号的稳定性。

11、一种无线数据终端设备，该无线数据终端设备包括一个控制功能模块供电的电路，其特征在于，所述电路包括：

USB连接器，用于连接外设设备；

识别电路，其输入端与所述USB连接器的两条数据线相连，用于根据所述USB连接器的两条数据线的信号识别所述外设设备的类型；

控制电路，根据所述识别电路识别的所述外设设备的类型，导通或截止各功能模块的供电。

12、根据权利要求11所述的无线数据终端设备，其特征在于，所述识别电路包括：

检测模块，用于检测所述USB连接器的两条数据线的信号是否相同；所述控制电路具体用于根据所述检测模块的检测结果，控制终端设备对所述各功能模块供电。

13、根据权利要求12所述的无线数据终端设备，其特征在于，所述检测模块包括：

同或电路，用于在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出高电平信号，在所述USB连接器的两条数据线的信号不同时，输出低电平信号；

所述控制电路为NMOS管，所述NMOS管的栅极接所述同或电路的输出，漏极接所述USB连接器的电源线，源极接各所述功能模块的供电端。

14、根据权利要求12所述的无线数据终端设备，其特征在于，所述检测模块包括：

异或电路，用于在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出低电平信号，在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出高电平信号；

所述控制电路为PMOS管，所述PMOS管的栅极接所述异或电路的输出，源极接所述USB连接器的电源线，漏极接各所述功能模块的供电端。

15、根据权利要求12所述的无线数据终端设备，其特征在于，所述检测模块包括：

同或电路，用于在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出高电平信号，在所述USB连接器的两条数据线的信号不同时，输出低电平信号；

NPN驱动三极管，集电极接所述同或电路的输出，发射极接地，集电极接所述USB连接器的电源线；

所述控制电路包括至少一个PMOS管，所述至少一个PMOS管的栅极接所述NPN驱动三极管的集电极，源极接所述USB连接器的电源线，漏极接各所述功能模块的供电端。

16、根据权利要求12所述的无线数据终端设备，其特征在于，所述检测模块包括：

同或电路，用于在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出高电平信号，在所述USB连接器的两条数据线的信号不同时，输出低电平信号；

PNP驱动三极管，集电极接所述同或电路的输出，发射极接所述USB连接器的电源线，集电极接地；

所述控制电路包括至少一个NMOS管，所述至少一个NMOS管的栅极接所述PNP驱动三极管的发射极，漏极接所述USB连接器的电源线，源极接各所述功能模块的供电端。

17、根据权利要求12所述的无线数据终端设备，其特征在于，所述检测模块包括：

异或电路，用于在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出低电平信号，在所述USB连接器的两条数据线的信号不同时，输出高电平信号；

NPN驱动三极管，集电极接所述异或电路的输出，发射极接地，集电极接所述USB连接器的电源线；

所述控制电路包括至少一个NMOS管，所述至少一个NMOS管的栅极接所述NPN驱动三极管的集电极，漏极接所述USB连接器的电源线，源极接各所述功能模块的供电端。

18、根据权利要求12所述的无线数据终端设备，其特征在于，所述检测模块包括：

异或电路，用于在所述USB连接器的两条数据线的信号相同时，输出低电平信号，在所述USB连接器的两条数据线的信号不同时，输出高电平信号；

PNP驱动三极管，集电极接所述异或电路的输出，集电极接地，发射极接所述USB连接器的电源线；

所述控制电路包括至少一个PMOS管，所述至少一个PMOS管的栅极接所述PNP驱动三极管的集电极，源极接所述USB连接器的电源线，漏极接各所述功能模块的供电端。

19、根据权利要求13，15，16之一所述的无线数据终端设备，其特征在于，所述电路还包括：

RC上电延时电路，包括一个电阻和一个电容，所述电阻的两端分别连接所述USB连接器的电源线和其中一条数据线，所述电容的两端分别连接所述USB连接器的电源线和所述同或电路的使能端，用于控制所述同或电路的使能，以保证信号的稳定性。

20、根据权利要求14，17，18之一所述的无线数据终端设备，其特征在于，所述电路还包括：

RC上电延时电路，包括一个电阻和一个电容，所述电阻的两端分别连接所述USB连接器的电源线和其中一条数据线，所述电容的两端分别连接所述USB连接器的电源线和所述异或电路的使能端，用于控制所述异或电路的使能，以保证信号的稳定性。

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