CN102856933A

CN102856933A - Usb充电电路

Info

Publication number: CN102856933A
Application number: CN2011101747954A
Authority: CN
Inventors: 卢文生
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2013-01-02
Also published as: TW201300986A; US20120331312A1; US8627122B2

Abstract

一种USB充电电路包括USB接口、第一电源、供电模块、开关单元、IC芯片及一控制单元。该控制单元连接该IC芯片的信号端、一待机电源、该开关单元、该USB接口的电源引脚以及一系统电源。当该控制单元接收到该IC芯片所输出的第二控制信号及该开关单元所输出的第一开关信号时，该控制单元将该待机电源的电压提供给该USB接口的电源引脚以便为该USB接口提供电压。上述USB充电电路使该USB接口在计算机处于休眠模式或关机状态时也能提供充电电压。

Description

USB充电电路

技术领域

本发明涉及一种USB充电电路。

背景技术

支持USB接口充电的电子消费产品如手机、MP3和数码相机等均可通过计算机的USB接口进行充电，然而，目前计算机在S5状态时不支持USB接口充电。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种在计算机S5状态可提供充电电压的USB充电电路。

一种USB充电电路，包括：

一USB接口，包括一电源引脚；

一与该USB接口的电源脚相连的第一电源，用于在计算机处于正常工作状态或处于睡眠状态时输出电压至该USB接口；

一供电模块，包括：

一开关单元，要对该USB接口充电时，触发该开关单元以使该开关单元输出一第一开关信号，结束充电时再次触发该开关单元以使该开关单元输出一第二开关信号；

一IC芯片，包括一信号端，该信号端在计算机处于正常工作状态时无信号输出，在计算机处于睡眠模式时输出一第一控制信号，在计算机处于休眠模式或关机状态时输出一第二控制信号；以及

一控制单元，该控制单元连接该IC芯片的信号端、一待机电源、该开关单元、该USB接口的电源引脚以及一系统电源；当该控制单元接收到该IC芯片所输出的第一控制信号或该系统电源的电压时，该控制单元不将该待机电源的电压提供给该USB接口的电源引脚；当该控制单元接收到该IC芯片所输出的第二控制信号及该开关单元所输出的第一开关信号时，该控制单元将该待机电源的电压提供给该USB接口的电源引脚以便为该USB接口提供电压；当该控制单元的第一端接收到该IC芯片所输出的第二控制信号及该开关单元所输出的第二开关信号时，该控制单元不将该待机电源的电压提供给该USB接口。

上述USB充电电路通过该控制单元在计算机处于休眠模式或关机状态时将该待机电源的电压提供给该USB接口，从而使该USB接口在计算机处于休眠模式或关机状态时也能提供充电电压。

附图说明

图1为本发明USB充电电路的较佳实施例的方框图。

图2为本发明USB充电电路的较佳实施例的电路图。

主要元件符号说明

USB充电电路	200
		第一电源	30
供电模块	10
		开关单元	40
控制单元	50
		待机电源	90
系统电源	80
		IC芯片	70
开机按钮	60
		指示单元	11
按键	S
		施密特触发器	U1
D型触发器	U2
		三极管	T1-T4
场效应管	T5-T7
		电阻	R1-R14
电容	C1-C5
		二极管	D1-D2
发光二极管	D3

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参考图1，本发明USB充电电路200应用于一计算机（图未示），该USB充电电路200的较佳实施方式包括一第一电源30、一供电模块10和一USB接口20。该第一电源30和该供电模块10均与该USB接口20的电源引脚相连。该供电模块10包括一开关单元40、一IC芯片70、一控制单元50、一开机按钮60和一指示单元11。本实施例中，该第一电源30为该计算机的一双5伏电源5V_DUAL。

该开关单元40用于需对该USB接口20充电时被触发以输出一第一开关信号，结束充电时再次被触发以输出一第二开关信号。

该IC芯片70包括一信号端SW_SIOJ，该信号端SW_SIOJ在计算机处于S0状态（即正常工作状态）时无信号输出，在计算机处于S3状态（即睡眠模式）时输出一第一控制信号，在计算机处于S4状态（即休眠模式）或S5状态（即关机状态）时输出一第二控制信。本实施例中，该第一控制信号为低电平信号，该第二控制信号为高电平信号。

该控制单元50包括第一至第六端，该控制单元50的第一至第六端分别连接该IC芯片70的信号端SW_SIOJ、一待机电源90、该开关单元40、该USB接口20的电源引脚、一系统电源80以及该开机按钮60；当该控制单元50接收到该IC芯片70所输出的第一控制信号或该系统电源80的电压时，该控制单元50不将该待机电源90的电压提供给该USB接口20的电源引脚；当该控制单元50接收到该IC芯片70所输出的第二控制信号及该开关单元40所输出的第一开关信号时，该控制单元50将该待机电源90的电压提供给该USB接口20的电源引脚以便为该USB接口20提供电压；当该控制单元50接收到该IC芯片70所输出的第二控制信号及该开关单元40所输出的第二开关信号时，该控制单元50不将该待机电源90的电压提供给该USB接口20。本实施例中，该待机电源90为该计算机的一待机电源5V_SB，该系统电源80为该计算机的一系统电源5V_SYS。

该开机按钮60被按下时使该计算机处于S0状态，该开机按钮60包括一与该控制单元50的第一端相连的信号端S_PWRBTN，该信号端S_PWRBTN用于在该开机按钮60被按下时输出一第三控制信号至该控制单元50，以使该控制单元50不将该待机电源5V_SB的电压提供给该USB接口20。本实施例中，该第三控制信号为一低电平信号。

该指示单元11用于指示该供电模块10是否将该待机电源5V_SB的电压提供给该USB接口20。

请参考图2，该开关单元40包括一按键S、一包括信号输入端A和信号输出端Y的施密特触发器U1、电容C1、电阻R1和R2。该施密特触发器U1的信号输入端A通过电阻R2连接该按键S的第一端，还通过电容C1接地，该按键S的第一端还通过电阻R1接地，该按键S的第二端连接该待机电源5V_SB。

该控制单元50包括一D型触发器U2、三极管T1-T4、场效应管T5-T7、二极管D1-D2、电阻R3-R13和电容C2-C5。该D型触发器U2包括时钟端CP、预置端PR、清零端CLR、数据输入端D、第一输出端Q1、第二输出端Q2、电源端VCC和接地端GND。该D型触发器U2的时钟端CP（即该控制单元50的第三端）连接该施密特触发器U1的信号输出端Y，预置端PR通过电阻R3连接该待机电源5V_SB，清零端CLR连接该三极管T1和T2的集电极，数据输入端D连接该三极管T3的集电极，第一输出端Q1通过电阻R11与该三极管T4的基极相连，第二输出端Q2通过电阻R8连接该场效应管T6的栅极，电源端VCC与该待机电源5V_SB相连，接地端GND接地。该三极管T1的集电极通过电阻R4连接该待机电源5V_SB，该三极管T1的发射极接地，该三极管T1的基极连接该场效应管T5的漏极，该场效应管T5的漏极还通过电阻R5与该待机电源5V_SB相连，该场效应管T5的源极接地，该场效应管T5的栅极通过电容C2接地，还通过电阻R6连接该待机电源5V_SB，该三极管T2的基极通过电容C3接地，还连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端（即该控制单元50的第五端）与该系统电源5V_SYS相连，该三极管T2的源极接地。该二极管D1和D2的阳极均与该D型触发器的清零端CLR相连，该二极管D1的阴极（即该控制单元50的第六端）连接该开机按钮60的信号端S_PWRBTN，该二极管D2的阴极（即该控制单元50的第一端）连接该IC芯片的信号端SW_SIOJ。该场效应管T6的栅极通过电容C4接地，漏极通过电阻R9连接该待机电源5V_SB，源极接地。该三极管T3的基极与该场效应管T5的漏极相连，该三极管T3的集电极通过电阻R10连接该待机电源5V_SB，发射极接地。该三极管T4的基极通过电容C5接地，还通过电阻R1连接该D型触发器的第一输出端Q1，该三极管T4的集电极通过电阻R12与该场效应管T7的栅极相连，该三极管T4的发射极接地，该场效应管T7的源极（即该控制单元50的第二端）连接该待机电源5V_SB，还通过电阻R13与该场效应管T7的栅极相连，该场效应管T7的漏极（即该控制单元50的第四端）连接该USB接口20的电源端。本实施例中，该场效应管T5和T7为N沟道场效应管，该场效应管T6为P沟道场效应管。

该指示单元11包括一发光二极管D3和一电阻R14,该发光二极管D3的阳极连接该场效应管T7的漏极，该发光二极管D3的阴极通过电阻R14接地。

下面对本发明的较佳实施方式的工作原理进行说明：

计算机一上电，该待机电源5V_SB便开始给该电容C2充电，此时，该电容C2的电压小于该场效应管T5的开启电压，则该场效应管T5处于截止状态，使得该三极管T1的基极得以接收来自该待机电源5V_SB的电压，继而使得该三极管T1导通，此时该D型触发器U2的清零端CLR被下拉接地，即该D型触发器U2的清零端CLR所接收的电压为低电平，从而完成对该D型触发器U2的清零端CLR的初始化。

当计算机处于S0状态时，该待机电源5V_SB、该系统电源5V_SYS和该双5伏电源5V_DUAL均工作，且该IC芯片70的信号端SW_SIOJ无信号输出，则该三极管T2的基极所接收的电压为高电平，使得该三极管T2导通，继而使得该D型触发器的清零端CLR被下拉接地，即该D型触发器的清零端CLR所接收的电压为低电平，根据D型触发器的特性可知，此时，无论该D型触发器的时钟CP是否接收到时钟信号，该D型触发器的第一输出端Q1总输出一低电平信号至该三极管T4的基极以使该三极管T4截止，继而使得该场效应管T7的栅极所接收的信号为高电平，此时，该场效应管T7截止，使得该场效应管T7的漏极无电源输出，即该供电模块10不输出电压至该USB接口200的电源脚，而是由该双5伏电源5V_DUAL(即该第一电源30)为该USB接口20提供充电电压，此时，该发光二极管D3不亮。

当计算机处于S3状态时，该待机电源5V_SB和该双5伏电源5V_DUAL工作，该系统电源5V_SYS不工作，该IC芯片70的信号端SW_SIOJ输出一低电平信号至该D型触发器的清零端CLR，使得该D型触发器的第一输出端Q1总输出一低电平信号至该三极管T4的基极以使该三极管T4截止，继而使得该场效应管T7的栅极所接收的信号为高电平，此时，该场效应管T7截止，使得该场效应管T7的漏极无电源输出，即该供电模块50不输出电压至该USB接口20的电源脚，而是由该双5伏电源5V_DUAL为该USB接口20提供充电电压，此时，该发光二极管D3不亮。

当计算机处于S4、S5状态时，该待机电源5V_SB工作，该系统电源5V_SYS和该双5伏电源5V_DUAL不工作，该IC芯片70的信号端SW_SIOJ输出一高电平信号至该D型触发器U2的清零端CLR，此时，该D型触发器处于正常工作状态。若需要给该USB接口20提供充电电压，则按压该按键S以产生一从低电平变为高电平的脉冲信号，该脉冲信号通过该施密特触发器U1处理后成一稳定的上升沿信号（即该开关单元40的第一开关信号）输入至该D型触发器U2的时钟端CP，则根据该D型触发器的特性可知，此时该D型触发器U2的第二输入端Q2输出一低电平信号至该场效应管T6的栅极，使得该场效应管T6导通，继而使得该三极管T3的基极被下拉接地以令该三极管T3截止，从而使该D型触发器U2的数据输入端D得以接收来自该待机电源5V_SB的电压，即该D型触发器U2的数据输入端D所接收的电压为高电平，此时，该D型触发器U2的第一输出端Q1从低电平变为高电平，并输出该高电平信号至该三极管T4的基极以令该三极管T4导通，使得该场效应管T7的栅极被下拉接地以令该场效应管T7导通，从而使该待机电源5V_SB通过该场效应管T7输出电压至该USB接口20的电源脚以便为该USB接口20提供充电电压，此时，该发光二极管D3发光。充电完毕后，再按压该按键S，则该施密特触发器U1再次输出上升沿信号（即该开关单元40的第二开关信号）至该D型触发器U2的时钟端CP，使得该D型触发器U2的第二输出端Q2从低电平变为高电平，并输出该高电平信号至该场效应管T6的栅极以令该场效应管T6截止，继而使得该三极管T3的基极得以接收来自该待机电源5V_SB的电压，即该三极管T3的基极所接收的电压为高电平，从而令该三极管T3导通，则该D型触发器U2的数据输入端D被下拉接地，即该D型触发器的数据输入端D为低电平，此时，该D型触发器的第一输出端Q1从高电平变为低电平，并输出该低电平信号至该三极管T4的基极以令该三极管T4截止，使得该场效应管T7的栅极得以接收来自该待机电源5V_SB的电压以令该场效应管T7截止，则该待机电源5V_SB停止为该USB接口70提供充电电压，此时，该发光二极管D3不发光。

另外，当计算机处于S4、S5状态，且该待机电源5V_SB正通过该场效应管T7为该USB接口70提供充电电压时，若按一下该计算机的开机按钮60以使计算机的工作状态变为S0状态，则该开机按钮60的信号端S_PWRBTN输出一低电平信号至该D型触发器的清零端CLR，由上述可知，此时无论按键S是否被按压，该D型触发器的第一输出端Q1总为低电平，则该待机电源5V_SB停止为该USB接口70提供充电电压，此时，由该双5伏电源5V_DUAL为该USB接口70提供充电电压。

从上述可知，该三极管T1-T4及场效应管T5-T7在电路中均起电子开关的作用，因此，其他实施方式中，该三极管T1-T4及场效应管T5-T7还可采用其他类型的晶体管，甚至其他具有电子开关功能的组件或芯片

上述USB充电电路200通过该控制单元40在计算机处于S4或S5状态时将该待机电源5V_SB的电压提供给该USB接口20，从而使该USB接口20在计算机处于S4或S5状态时也能提供充电电压。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替代，皆涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种USB充电电路，包括：

一USB接口，包括一电源引脚；

一供电模块，包括：

2.如权利要求1所述的USB充电电路，其特征在于：该供电模块还包括一与该控制单元相连的开机按钮，该开机按钮被按下时，该计算机处于正常工作状态，且该开机按钮输出一第三控制信号至该控制单元，以使该控制单元不将该待机电源的电压提供给该USB接口。

3.如权利要求1所述的USB充电电路，其特征在于：该供电模块还包括一与该控制单元相连的指示单元，该指示单元用于指示该供电模块是否将该待机电源的电压提供给该USB接口。

4.如权利要求1所述的USB充电电路，其特征在于：该第一电源为一双5伏电源。

5.如权利要求2所述的USB充电电路，其特征在于：该开关单元包括一按键、一包括信号输入端和信号输出端的施密特触发器、第一电容、第一和第二电阻；该施密特触发器的信号输入端通过第二电阻连接该按键的第一端，还通过第一电容接地，该按键的第一端还通过第一电阻接地，该按键的第二端连接该待机电源。

6.如权利要求5所述的USB充电电路，其特征在于：该控制单元包括一D型触发器、第一至第七电子开关、第一和第二二极管、第三至第十三电阻和第二至第五电容，其中每一电子开关均包括第一至第三端；该D型触发器包括时钟端、预置端、清零端、数据输入端、第一输出端、第二输出端、电源端和接地端；该D型触发器的时钟端连接该施密特触发器的信号输出端，预置端通过第三电阻连接该待机电源，清零端连接该第一和第二电子开关的第二端，数据输入端连接该第三电子开关的第二端，第一输出端通过第十一电阻与该第四电子开关的第一端相连，第二输出端通过第八电阻连接该第五电子开关的第一端，电源端与该待机电源相连，接地端接地；该第一电子开关的第二端通过第四电阻连接该待机电源，该第一电子开关的第三端接地，该第一电子开关的第一端连接该第五电子开关的第二端，该第五电子开关场的第二端还通过第五电阻与该待机电源相连，该第五电子开关的第三端接地，该第五电子开关的第一端通过第二电容接地，还通过第六电阻连接该待机电源，该第二电子开关的第一端通过第三电容接地，还连接第七电阻的一端，第七电阻的另一端与该系统电源相连，该第二电子开关的源极接地；该第一和第二二极管的阳极均与该D型触发器的清零端相连，该第一二极管的阴极连接该开机按钮的信号端，该第二二极管的阴极连接该IC芯片的信号端；该第六电子开关的第一端通过第四电容接地，漏极通过第九电阻连接该待机电源，第三端接地；该第三电子开关的第一端与该第五电子开关的第二端相连，该第三电子开关的第二端通过第十电阻连接该待机电源，该第三电子开关的第三端接地；该第四电子开关的第一端通过第五电容接地，还通过第一电阻连接该D型触发器的第一输出端，该第四电子开关的第二端通过第十二电阻与该第七电子开关的第一端相连，该第四电子开关的第三端接地，该第七电子开关的第三端连接该待机电源，还通过第十三电阻与该第七电子开关场效应管的第一端相连，该第七电子开关的第二端连接该USB接口的电源端。

7.如权利要求6所述的USB充电电路，其特征在于：该指示单元包括一发光二极管和一第十四电阻,该发光二极管的阳极连接该第七电子开关的第二端，该发光二极管的阴极通过第十四电阻接地。

8.如权利要求7所述的USB充电电路，其特征在于：该第一至第四电子开关为三极管，该第一至第四电子开关的第一至第三端分别为三极管的基极、集电极和发射极。

9.如权利要求7所述的USB充电电路，其特征在于：该第五至第七电子开关为场效应管，该第五和第七场效应管为N沟道场效应管，该第六场效应管为P沟道场效应管，该第五至第七电子开关的第一至第三端分别为场效应管的栅极、漏极和源极。