CN101882736B - 用于移动终端的数据传输转接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于移动终端的数据传输转接装置，包括：第二USB接口J2和第三USB接口J3，所述J2用于连接音频输出设备，所述J3用于连接移动终端，还包括：第一USB接口J1，用于连接充电器或具有USB接口的电子设备，其中J2和J3分别包括ID端子、D-端子、D+端子，J1包括D-端子和D+端子；J1的D-端子连接J2的D-端子，并通过振荡电路连接J3的ID端子；J1的D+端子连接J3的D+端子，并通过下拉电阻R13接地；J2的D-端子连接J3的D-端；J2的D+端子连接J3的D+端子。实现了多种方式对移动终端的电池充电，并实现同时对移动终端的电池充电、数据传输和音频输出功能。

Description

用于移动终端的数据传输转接装置

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，特别是涉及一种用于移动终端的数据传输转接装置。

背景技术

Y型电缆(Y-Cable)是一种用于移动终端的数据传输转接装置，能同时实现对移动终端充电和音频数据输出功能。目前，具有移动终端Y-Cable功能的数据传输转接装置有很多，电路原理图参照图1所示。

图1示出了现有技术中用于移动终端的数据传输转接装置的电路原理图，包括第一USB接口J1、第二USB接口J2和第三USB接口J3。其中，第一USB接口J1用于接入充电器，该充电器为带有USB接口的充电器；第二USB接口J2用于接入音频输出设备；第三USB接口J3用于连接移动终端。每一个USB接口包括5个接线端子，第一接线端子Vbus为电源接线端，第二接线端子为连接USB_D-信号的D-端，第三接线端子为连接USB_D+信号的D+端，第四接线端子为连接外接设备探测信号的ID端，第五接线端子为接地端GND。

上述三个USB接口的电路连接关系为：

J1的D+端接地，J1的D-端与Vbus端之间连接有上拉电阻R1，J1的D-端与第三USB接口J3的ID端之间连接有振荡电路；

J2的D-端连接J3的D-端，J2的D+端连接J3的D+端；

振荡电路主要包括：振荡信号产生电路U1、P沟道场效应管Q1和P沟道场效应管Q2，其中：

Q1的栅(G)极连接J1的D-端，源(S)极连接J1的Vbus端，漏(D)极经过电阻R2连接Q2的源(S)极；

Q2的源(S)极和栅(G)极之间连接有电阻R5，Q2的源(S)极与地之间连接有稳压二极管D2，Q2的漏(D)极经过电阻R6连接J3的ID端，J3的ID端还通过电阻R7接地。

振荡信号产生电路U1包括供电电压端5、振荡信号输出端4，其中：供电电压端5连接Q1的漏(D)，振荡信号输出端4经过电阻R4连接Q2的栅(G)极。

现以J2连接耳机、J3连接手机为例说明现有技术中用于移动终端的数据传输转接装置的工作过程：

耳机的USB接口的ID端在耳机内部连接有一个10K左右的下拉电阻，当耳机和手机通过用于移动终端的数据传输转接装置连接后，耳机的USB接口的ID端上产生一个小于0.2V的低电平信号，该低电平信号通过J2的ID端传输给J3的ID端，手机根据J3的ID端输入的低电平信号侦测到耳机插入，并通过J3的Vbus端给耳机内部芯片供电，进行音频输出。

再以J1连接充电器、J3连接手机为例说明现有技术中Y型电缆的工作过程：

充电器USB接口的D+端子和D-端子在充电器内部短接在一起，当充电器和手机通过Y型电缆连接后，J1的D+端子和D-端子被短接，此时Q1源(S)极的电压为J1的Vbus端提供的+5V电压，由于栅(G)极电压是Vbus端提供的+5V电压经过电阻R1产生压降后的电压，所以栅(G)极的电压低于+5V，因此满足Q1的导通条件：源栅电压Vgs＜0v，Q1导通。

Q1漏(D)极接通J1的Vbus端，所以漏极端电压也为+5V，经过阻值为100ohm(欧姆)的电阻R2后电压降为3.3V，此时，Q2源极的电压为3.3V。因为Q2的源(S)极和栅(G)极之间连接有阻值为1M ohm的电阻R5，3.3V电压经过R5降压后，Q2栅(G)极的电压小于3.3V，因此满足Q2的导通条件：源栅电压Vgs＜0v，场效应管Q2也导通。

同时，与Q1的漏(D)极连接的振荡信号产生电路U1的供电电压端5接通+5V电压，振荡电路U1开始工作，产生周期为0.25S的振荡信号，经过场效应管Q2、电阻R6后传输给J3的ID端，手机根据J3ID端的振荡信号侦测到充电器插入，经充电器转换后的电源通过J3的Vbus端给手机电池充电。并当同时有耳机插入时，经充电器转换后的电源同时通过J2的Vbus端给音频输出功能供电。

但是，现有技术中的用于移动终端的数据传输转接装置存在的缺陷是：J1只有接入充电器，才能被移动终端的ID探测电路侦测到。如果J1插入其他设备，例如电脑、移动硬盘或笔记本电脑等，不能被通过第三USB接口J3连接的移动终端的ID探测电路侦测到。也就是说，现有技术中的Y型电缆只能同时实现单一的电池充电和音频输出功能，不能同时实现对移动终端电池充电、数据传输和音频输出功能。随着移动终端技术的飞速发展，人们迫切希望通过尽可能少的数据传输转接装置连接尽可能多的外界设备，实现与移动终端的多种形式的数据传输。

总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够通过使用一个用于移动终端的数据传输转接装置实现多种方式对移动终端的电池充电，并同时实现对移动终端的电池充电、数据传输和音频输出功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于移动终端的数据传输转接装置，能够实现多种方式对移动终端的电池充电，并实现同时对移动终端的电池充电、数据传输和音频输出功能。

为了解决上述问题，本发明公开了一种用于移动终端的数据传输转接装置，包括：第二USB接口和第三USB接口，所述第二USB接口用于连接音频输出设备，所述第三USB接口用于连接移动终端，还包括：第一USB接口，用于连接充电器或具有USB接口的电子设备，其中：

所述第二USB接口和第三USB接口分别包括ID端子、D-端子、D+端子，所述第一USB接口包括D-端子和D+端子；

所述第一USB接口的D-端子连接第二USB接口的D-端子，并通过振荡电路连接第三USB接口的ID端子；

所述第一USB接口的D+端子连接第三USB接口的D+端子，并通过下拉电阻R13接地；

所述第二USB接口的D-端子连接第三USB接口的D-端；

所述第二USB接口的D+端子连接第三USB接口的D+端子；

所述第二USB接口的ID端子与所述第三USB接口的ID端子直接相连；

所述振荡电路包括振荡信号产生电路U1、P沟道场效应管Q1、P沟道场效应管Q2和P沟道场效应管Q4，其中：

所述Q1的栅极连接第一USB接口的D-端，源极连接第一USB接口的Vbus端，漏极经过电阻R2连接Q2的源极；

所述Q2的源极和栅极之间连接有电阻R5，Q2的源极与地之间连接有稳压二极管D2，Q2的漏极经过电阻R6连接Q4的源极；

所述Q4的源极还通过电阻R7、R0接地，漏极连接第三USB接口的ID端，栅极和源极之间连接有电阻R14；

所述振荡信号产生电路U1包括供电电压端、振荡信号输出端，其中：所述供电电压端连接Q1的漏极，所述振荡信号输出端经过电阻R4连接Q2的栅极。

优选的，所述振荡电路还包括：N沟道场效应管Q3，所述Q3的栅极通过电阻R11连接Q1的漏极，所述Q3的漏极通过电阻R7连接Q4的源极，所述Q3的漏极和源极之间连接电阻R0，所述Q3的源极接地。

优选的，所述振荡电路还包括齐纳二极管D4：所述齐纳二极管D4的输入端连接所述Q2的漏极，输出端连接所述电阻R6。

优选的，所述第二USB接口和第三USB接口为Mini USB接口。

优选的，所述第一USB接口为Mini USB接口，所述Mini USB接口的ID端子悬浮。

优选的，所述第一USB接口为设置有四个端子的USB接口。

优选的，所述移动终端为手机、个人数字助理或笔记本电脑。

优选的，所述音频输出设备为耳机。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

首先，第一USB接口的D-端连接第三USB接口的D-端；第一USB接口的D+端连接第三USB接口的D+端并通过下拉电阻R13接地，使得具有USB接口的电子设备插入第一USB接口后能够被通过第三USB接口连接的移动终端侦测到，并与移动终端通信，实现大量数据的快速传输。使用本发明提供的用于移动终端的数据传输转接装置，可以一起将具有USB接口的电子设备和音频输出设备连接到移动终端上，同时实现移动终端的电池充电、数据传输和音频输出功能。

其次，在振荡电路的电阻R6与第三USB接口的ID端之间接入了P沟道场效应管Q4和R14，能够更好地区分耳机插入和具有USB接口的电子设备插入。

另外，N沟道场效应管Q3和电阻R11、R12的接入，避免了周期变化的电流一直通过电阻R0而损坏电路，有效保护了电路。

总之，使用本发明提供的用于移动终端的数据传输转接装置，实现了多种方式对移动终端的电池充电，并能够实现同时对移动终端的电池充电、数据传输和音频输出功能，方便了人们的生活。

附图说明

图1是现有技术中用于移动终端的数据传输转接装置的电路原理图；

图2是本发明用于移动终端的数据传输转接装置实施例的电路原理图；

图3是本发明用于移动终端的数据传输转接装置的实施例示意图；

图4是本发明用于移动终端的数据传输转接装置的另一实施例示意图；

图5是本发明充电器插入时的工作状态示意图；

图6是本发明具有USB接口的电子设备插入时的工作状态示意图；

图7是本发明不同设备接入时的工作过程流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图2，为本发明提供的用于移动终端的数据传输转接装置实施例的电路原理图，包括：

第一USB接口J1、第二USB接口J2和第三USB接口J3。其中，第二USB接口J2用于接入音频输出设备；第三USB接口J3用于连接移动终端；第一USB接口J1用于接入带有USB接口的充电器或具有USB接口的电子设备。每一个USB接口包括五个接线端子，第一接线端子Vbus为电源接线端，第二接线端子为连接USB_D-信号的D-端，第三接线端子为连接USB_D+信号的D+端，第四接线端子为连接外接设备探测信号的ID端，第五接线端子为接地端GND。

上述第一USB接口J1、第二USB接口J2和第三USB接口J3的电路连接关系为：

J1的D-端子连接J2的D-端子，并通过振荡电路连接J3的ID端子；

J1的D+端子连接J3的D+端子，并通过下拉电阻R13接地；

J2的D-端子连接J3的D-端；

J2的D+端子连接J3的D+端子；

三个USB接口的Vbus端是连接在一起的，为各设备提供电源电压。

上述振荡电路包括：振荡信号产生电路U1、P沟道场效应管Q1、P沟道场效应管Q2和P沟道场效应管Q4，其中：

Q1的栅(G)极连接J1的D-端，源(S)极连接J1的Vbus端，漏(D)极经过电阻R2连接Q2的源(S)极；

Q2的源(S)极和栅(G)极之间连接有电阻R5，Q2的源(S)极与地之间连接有稳压二极管D2，Q2的漏(D)极经过电阻R6连接Q4的源(S)极；

Q4的源(S)极还通过电阻R7、R0接地，漏(D)极连接J3的ID端，栅(G)极和源(S)极之间连接有电阻R14；

振荡信号产生电路U1包括供电电压端5、振荡信号输出端4，其中：所述供电电压端5连接Q1的漏(D)极，所述振荡信号输出端4经过电阻R4连接Q2的栅(G)极。

与图1相比，本发明实施例对用于移动终端的数据传输转接装置的电路原理图做了以下改进：

1)、第一USB接口J1的D-端连接第三USB接口J3的D-端；第一USB接口J1的D+端连接第三USB接口J3的D+端；第一USB接口J1的D+端连接下拉电阻R13并接地。这样，第一USB接口J1也可以接入具有USB接口的电子设备，实现具有USB接口的电子设备与第三USB接口J3连接的移动终端之间的数据传输。

2)、在振荡电路的电阻R6与第三USB接口J3的ID端之间接入了P沟道场效应管Q4，其中，P沟道场效应管Q4的源(S)极连接电阻R6，漏(D)极连接到第三USB接口J3的ID端，栅(G)极和源(S)极通过电阻R14连接。振荡电路中P沟道场效应管Q4的接入，使得第三USB接口J3连接的移动终端更好地侦测是音频输出设备插入还是具有USB接口的电子设备插入。

在本发明用于移动终端的数据传输转接装置的另外一实施例中，上述P沟道场效应管Q1的漏(D)极和电阻R7之间连接有N沟道场效应管Q3，具体连接关系为：Q3的栅(G)极通过电阻R11连接Q1的漏(D)极，Q3的漏(D)极通过电阻R7连接Q4的源(S)极，Q3的漏(D)极和源(S)极之间连接电阻R0，Q3的源(S)极接地。

作为本发明用于移动终端的数据传输转接装置的另一优选实施例，上述P沟道场效应管Q2的漏(D)极和电阻R6之间连接有齐纳二极管D4，用于防止音频输出设备、具有USB接口的电子设备和充电器插入该用于移动终端的数据传输转接装置时产生的瞬间脉冲电流倒灌损坏场效应管Q2后损坏整个电路。其中，齐纳二极管D4的输入端2连接Q2的漏(D)极，齐纳二极管D4的输出端1连接电阻R6。齐纳二极管D4起保护电路的作用。

结合图2所示的电路原理图，说明本发明实施例的具体工作过程。

一、参照图2和图7，其中，图7示出了本发明不同设备接入时的工作过程流程图。以J2连接耳机、J3连接手机为例说明本发明用于移动终端的数据传输转接装置工作过程：

当耳机和手机通过上述用于移动终端的数据传输转接装置连接后，P沟道场效应管Q4不导通，Q4的漏(D)极阻抗可看作无穷大，由于耳机的USB接口的ID端在耳机内部连接有一个10K左右的下拉电阻，该10K ohm左右的下拉电阻与上述无穷大漏(D)极阻抗并联，得到一个小于10K ohm的电阻。这时，第三USB接口J3的ID端上就会产生一个小于0.2V的低电平，该低电平信号通过J2的ID端传输给J3的ID端，手机根据J3的ID端输入的低电平信号侦测到耳机插入，并通过J3的Vbus端给耳机内部芯片供电，进行音频输出。

二、参照图2、图5和图7，其中，图5示出了本发明充电器插入时的工作状态示意图。以J1连接充电器、J3连接手机为例说明本发明用于移动终端的数据传输转接装置工作过程：

充电器USB接口的D+端子和D-端子在充电器内部短接在一起，当充电器和手机通过上述用于移动终端的数据传输转接装置连接后，J1的D+端子和D-端子被短接，此时Q1源(S)极的电压为J1的Vbus端提供的+5V电压，由于Q1栅(G)极的电压是Vbus端提供的+5V电压经过电阻R1产生压降后的电压，所以栅(G)极的电压低于+5V，因此满足P沟道场效应管的导通条件：源栅电压Vgs＜0v，Q1导通。

Q1漏(D)极接通J1的Vbus端，所以漏(D)极端电压也为+5V，经过阻值为100ohm(欧姆)的电阻R2后电压降为3.3V，此时，Q2源(S)极的电压为3.3V。因为Q2的源(S)极和栅(G)极之间连接有阻值为1M ohm的电阻R5，3.3V电压经过R5压降后，Q2栅(G)极的电压小于3.3V，因此满足P沟道场效应管的导通条件：源栅电压Vgs＜0v，场效应管Q2也导通。

同时，与Q1的漏(D)极连接的振荡信号产生电路U1的供电电压端5通过电阻R11接通到+5V电压，振荡信号产生电路U1开始工作，产生周期为0.25S的振荡信号，经过已经导通的场效应管Q2、电阻R6，P沟道场效应管Q4也随着上述振荡信号的周期打开和关闭，J3的ID端即侦测到周期为0.25S的振荡信号，手机内部的ID探测电路C1根据J3ID端的振荡信号侦测到是充电器插入，发出充电使能信号，充电器接收到上述充电使能信号后，经充电器转换后的电源通过J3的Vbus端给手机电池充电。

与此同时，由于Q3的栅(G)极连接Q1的漏(D)极并经过R12接地，又因为R12的阻值是500K ohm，所以Q3的栅(G)极有一个大于0V的电平；Q3的源(S)极接地，电平为0V；此时满足N沟道场效应管的导通条件：源栅电压Vgs＞0v，Q3导通，这时周期为0.25S变化的电流流经Q3接地，避免了在电阻R0上一直通过不断变化的电流而损坏电路，所以N沟道场效应管Q3的接入有效保护了电路。

当耳机和充电器都插入时，根据耳机和充电器插入的顺序不同，J3的ID端会先后侦测到一个小于0.2V的低电平和周期为0.25S的振荡信号，手机因此侦测到是耳机和充电器插入，耳机的供电由手机供电转换为充电器供电，同时实现手机电池充电和音频输出功能。

三、参照图2、图6和图7，其中，图6示出了本发明具有USB接口的电子设备插入时的工作状态示意图。以J1连接具有USB接口的电子设备、J3连接手机为例说明本发明用于移动终端的数据传输转接装置工作过程：

当具有USB接口的电子设备和手机通过上述用于移动终端的数据传输转接装置连接后，由于J1的D+、D-端子没有被短接，这时电路中的所有场效应管都处于关闭状态，J3的ID端子处于悬浮状态，手机内部的ID探测电路C1从J3的ID端接收不到信号，手机因此侦测到是具有USB接口的电子设备插入，发出USB数据传输使能信号，手机通过J3与具有USB接口的电子设备进行数据传输，同时具有USB接口的电子设备通过J3的Vbus端给手机电池充电。

上述手机通过J3与具有USB接口的电子设备进行数据传输的具体过程为：J1的Vbus端子提供电源电压，因J1的D-端子和Vbus端子之间连接有上拉电阻R1，USB_D-信号经电阻R1上拉；同时因J1的D+端子和地之间连接有下拉电阻R13，USB_D+信号经电阻R13下拉，进入USB数据传输模式，即具有USB接口的电子设备通过J1的D+、D-端子和J3的D+、D-端子与手机之间进行数据传输。

当耳机和具有USB接口的电子设备都插入时，根据耳机和具有USB接口的电子设备插入的顺序，第三USB接口J3的ID端子就会先后处于悬浮状态或侦测到一个小于0.2V的低电平，手机进而侦测到具有USB接口的电子设备和耳机插入，这时，耳机的工作电源就由手机供电切换到具有USB接口的电子设备供电。

在本发明用于移动终端的数据传输转接装置的任一实施例中，上述三个USB接口可以都为Mini USB接口，该Mini USB接口除了具有普通USB接口的四个端子(VBus、D+、D-和GND)外，还设置有用于侦测何种设备接入的ID端子。

其中，若J1为Mini USB接口，其ID端子一直处于悬空状态，与第二USB接口J2、第三USB接口J3的连接关系参见图3，示出了本发明用于移动终端的数据传输转接装置的实施例示意图。

若J1为普通的具有四个端子(VBus、D+、D-和GND)的USB接口，与第二USB接口J2、第三USB接口J3的连接关系参见图4，示出了本发明用于移动终端的数据传输转接装置的另一实施例示意图。

本发明其它实施例中，上述具有USB接口的电子设备可以为带有USB接口的PC、移动硬盘或MP3、MP4播放器等。上述移动终端可以为手机、个人数字助理、笔记本电脑等便携式移动终端。上述音频输出设备可以为耳机、音箱等装置。

在本发明移动终端的数据传输转接装置实施例中，第一USB接口J1的D-端连接第三USB接口J3的D-端；第一USB接口J1的D+端连接第三USB接口J3的D+端并通过下拉电阻R13接地，使得具有USB接口的电子设备插入J1后能够被通过J3连接的移动终端侦测到，并与移动终端通信，实现大量数据的快速传输，如：MP3、百万像素的图像照片等。使用本发明实施例提供的用于移动终端的数据传输转接装置，可以一起将具有USB接口的电子设备和音频输出设备连接到移动终端上，同时实现移动终端的电池充电、数据传输和音频输出功能。

此外，在振荡电路的电阻R6与第三USB接口J3的ID端之间接入了P沟道场效应管Q4和R14，能够更好地区分耳机插入和具有USB接口的电子设备插入。因为，如果振荡电路中没有连接场效应管Q4和电阻R14，当具有USB接口的电子设备插入J1时，与第三USB接口J3的ID端子连接的下拉电阻就是R7。此时，J3的ID端也会侦测到一个小于0.2V的低电平，那么，J3连接的移动终端就很难判断是耳机插入还是具有USB接口的电子设备插入，因而也就很难发出相应的使能信号给接入设备。所以，P沟道场效应管Q4的接入使得移动终端能够更好地区分是耳机插入还是具有USB接口的电子设备插入，保证了各设备能够正常工作。

其次，N沟道场效应管Q3和电阻R11、R12的接入，避免了周期变化的电流一直通过电阻R0而损坏电路，所以N沟道场效应管Q3的接入有效保护了电路。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的一种用于移动终端的数据传输转接装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种用于移动终端的数据传输转接装置，包括：第二USB接口J2和第三USB接口J3，所述J2用于连接音频输出设备，所述J3用于连接移动终端，其特征在于，还包括：第一USB接口J1，用于连接充电器或具有USB接口的电子设备，其中：

所述J2和J3分别包括ID端子、D-端子、D+端子，所述J1包括D-端子和D+端子；

所述J1的D-端子连接J2的D-端子，并通过振荡电路连接J3的ID端子；

所述J1的D+端子连接J3的D+端子，并通过下拉电阻R13接地；

所述J2的D-端子连接J3的D-端；

所述J2的D+端子连接J3的D+端子；

所述J2的ID端子与J3的ID端子直接相连；

所述振荡电路包括：

振荡信号产生电路U1、P沟道场效应管Q1、P沟道场效应管Q2和P沟道场效应管Q4，其中：

所述Q1的栅极连接J1的D-端，源极连接J1的Vbus端，漏极经过电阻R2连接Q2的源极；

所述Q2的源极和栅极之间连接有电阻R5，Q2的源极与地之间连接有稳压二极管D2，Q2的漏极经过电阻R6连接Q4的源极；

所述Q4的源极还通过电阻R7、R0接地，漏极连接J3的ID端，栅极和源极之间连接有电阻R14；

所述振荡信号产生电路U1包括供电电压端、振荡信号输出端，其中：所述供电电压端连接Q1的漏极，所述振荡信号输出端经过电阻R4连接Q2的栅极。

2.根据权利要求1所述的用于移动终端的数据传输转接装置，其特征在于，所述振荡电路还包括：N沟道场效应管Q3，所述Q3的栅极通过电阻R11连接Q1的漏极，所述Q3的漏极通过电阻R7连接Q4的源极，所述Q3的漏极和源极之间连接电阻R0，所述Q3的源极接地。

3.根据权利要求2所述的用于移动终端的数据传输转接装置，其特征在于，所述振荡电路还包括齐纳二极管D4：所述齐纳二极管D4的输入端连接所述Q2的漏极，输出端连接所述电阻R6。

4.根据权利要求1所述的用于移动终端的数据传输转接装置，其特征在于，所述第二USB接口J2和第三USB接口J3为Mini USB接口。

5.根据权利要求4所述的用于移动终端的数据传输转接装置，其特征在于，所述第一USB接口J1为Mini USB接口，所述Mini USB接口的ID端子悬浮。

6.根据权利要求4所述的用于移动终端的数据传输转接装置，其特征在于，所述第一USB接口J1为设置有四个端子的USB接口。

7.根据权利要求1所述的用于移动终端的数据传输转接装置，其特征在于，所述移动终端为手机、个人数字助理或笔记本电脑。

8.根据权利要求1所述的用于移动终端的数据传输转接装置，其特征在于，所述音频输出设备为耳机。

Images