CN103208822A - Usb充电控制电路 - Google Patents

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Abstract

一种USB充电控制电路，包括备用电源、USB连接器、充电控制单元、开关电路以及南桥芯片，所述充电控制单元由所述备用电源获取工作电压，所述充电控制单元控制单元包括充电控制器；所述开关电路包括电性连接至所述充电控制器以及所述备用电源的电子开关；南桥芯片包括USB控制器，所述南桥芯片根据电脑的工作模式控制所述USB控制器或所述充电控制器发送确认信号至所述USB连接器，并通过控制电子开关的导通或断开以相应将备用电源供应或停止供应到所述USB连接器。

Description

USB充电控制电路
技术领域
本发明涉及一种充电控制电路，尤其涉及一种USB充电控制电路。
背景技术
目前多数USB设备，例如手机、平板电脑等都是通过USB接口插入电脑进行充电。在这些USB设备通过USB线缆输入电脑后，电脑需要先对这些USB设备进行枚举以识别并连接USB设备。电脑内的USB控制器通过与USB接口相连接的差分信号线（D+、D-）来进行枚举，即，所述USB控制器通过所述差分信号线发送确认信号至所述USB设备，当所述USB设备接收到该确认信号后，才会通过所述USB接口的电源引脚进行充电。
然而，当电脑在待机状态时，所述USB控制器已停止工作，无法对所述USB设备进行枚举，导致所述USB设备无法进行充电。
发明内容
针对上述问题，有必要提供一种当电脑处于待机状态时，也可对插入电脑USB接口的USB设备进行充电的USB充电控制电路。
一种USB充电控制电路，设于电脑内，用于控制对USB设备的充电，所述USB充电控制电路包括：
备用电源；
USB连接器，电性连接至所述USB设备；
充电控制单元，由所述备用电源获取工作电压，所述充电控制单元控制单元包括充电控制器；
开关电路，包括电性连接至所述充电控制器以及所述备用电源的电子开关；以及
南桥芯片，包括USB控制器，所述南桥芯片根据电脑的工作模式控制所述USB控制器或所述充电控制器发送确认信号至所述USB连接器，并通过控制电子开关的导通或断开以相应将备用电源供应或停止供应到所述USB连接器。
所述的USB充电控制电路在电脑待机时，通过所述充电控制器发送确认信号至USB设备，以使USB设备采用备用电源进行充电，并且通过南桥芯片对所述开关电路导通与断开控制所述备用电源对USB设备的充电路径的导通与断开，如此，不仅可使USB设备在电脑待机时也可进行充电，还可对USB设备的充电电源进行控制。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的USB充电控制电路的功能模块图。
图2为图1所示USB充电控制电路的电路图。
主要元件符号说明
USB充电控制电路 100
USB设备 200
南桥芯片 10
充电控制单元 20
开关电路 30
备用电源 40、+5VSB
USB连接器 50
USB控制器 11
电平转换电路 31
第一控制引脚 P1
第二控制引脚 P2
正差分信号引脚 VP、Y+、D+
负差分信号引脚 VM、Y-、D-
充电控制器 U1
第一二极管 D1
电子开关 Q1
第一上拉电阻 R1
第一下拉电阻 R2
第二下拉电阻 R3
保险丝 F
电源引脚 VDD、VCC
接地引脚 GND
第一输入引脚 SB
第二输入引脚 SEL
输出引脚 INT/
第二二极管 D2
第一NPN型三极管 Q2
第二NPN型三极管 Q3
限流电阻 R4
第二上拉电阻 R5
第三上拉电阻 R6
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
请参阅图1，本发明较佳实施方式的USB充电控制电路100设于电脑（图未示）内，用于给移动电话、平板电脑等USB设备200进行充电。USB设备200通过USB连接器50电性连接至USB充电控制电路100。USB充电控制电路100包括南桥芯片10、充电控制单元20、开关电路30、备用电源40以及USB连接器50。USB连接器50用于将USB设备200电性连接至USB充电控制电路100。在南桥芯片10的控制下，电脑待机时，充电控制单元20对USB设备200发送确认信号，开关电路30将备用电源40供应至USB连接器50。在本实施方式中，备用电源40输出+5V电压，标记为+5VSB。
请一并参阅图2，南桥芯片10内部集成有USB控制器11。南桥芯片10包括第一控制引脚P1、第二控制引脚P2、正差分信号引脚VP以及负差分信号引脚VM。正差分信号引脚VP及负差分信号引脚VM电性连接至USB控制器11。
充电控制单元20包括充电控制器U1、第一上拉电阻R1以及第一下拉电阻R2。
充电控制器U1包括电源引脚VDD、接地引脚GND、正差分信号引脚Y+、D+，负差分信号引脚Y-、D-，第一输入引脚SB、第二输入引脚SEL以及输出引脚INT/。电源引脚VDD电性连接至备用电源40，以获取+5VSB；接地引脚GND接地处理；正差分信号引脚Y+及负差分信号引脚Y-分别对应电性连接至USB控制器11的正差分信号引脚VP以及负差分信号引脚VM；正差分信号引脚D+及负差分信号引脚D-分别与USB连接器50的正差分信号引脚D+及负差分信号引脚D-对应连接；第一输入引脚SB电性连接至南桥芯片10的第一控制引脚P1；第二输入引脚SEL通过第一上拉电阻R1电性连接至备用电源40；输出引脚INT/通过第一下拉电阻R2接地。输出引脚INT/在电脑正常工作或者待机状态时均呈高阻态（High impedance, hi-z）。
当电脑正常工作时，充电控制器U1用于实现USB设备200与USB控制器11之间数据信号的传送，由USB控制器11发送确认信号至USB设备200；而当电脑待机时，充电控制器U1则发送所述确认信号至USB设备200。具体地，当电脑正常工作时，南桥芯片10通过第一控制引脚P1发送一高电平信号至充电控制器U1的第一输入引脚SB，充电控制器U1则将USB连接器50的正差分信号引脚D+及负差分信号引脚D-对应连接至USB控制器11的正差分信号引脚VP及负差分信号引脚VM，当有USB设备200插入USB连接器50时，USB设备200即可通过充电控制器U1与USB控制器11之间进行通信，此时由USB控制器11发出所述确认信号至USB设备200。而当电脑进入待机状态时，USB控制器11停止工作，南桥芯片10通过第一控制引脚P1发送一低电平信号至充电控制器U1的第一输入引脚SB，当有USB设备200插入USB连接器50时，充电控制器U1通过其正差分信号引脚D+及负差分信号引脚D-发出所述确认信号至USB设备200。USB设备200接收到所述确认信号后，即可通过备用电源+5VSB进行充电。
在本实施方式中，充电控制器U1为Pericom公司生产的型号为PI5USB1457的充电控制器。
可以理解，电子开关Q1也可以为一PNP型三极管，其基极、发射极和集电极分别对应所述P沟道MOSFET的栅极G、源极S和漏极D。
开关电路30包括电平转换电路31、第一二极管D1、第二二极管D2、电子开关Q1以及第二下拉电阻R3第一二极管D1。由于南桥芯片10输出的高电平的电压幅度是3.3V，电平转换电路31用于转换南桥芯片10输出的3.3V高电平信号转换为5V的高电平信号，以使南桥芯片10输出的高电平信号能准确地关闭电子开关Q1。具体地，电平转换电路31包括第一NPN型三极管Q2、第二NPN型三极管Q3、限流电阻R4、第二上拉电阻R5以及第三上拉电阻R6。第一NPN型三极管Q2的基极B1通过限流电阻R4电性连接至南桥芯片10的第二控制引脚P2；发射极T1接地；集电极J1通过第二上拉电阻R5电性连接至备用电源40。第二NPN型三极管Q3的基极B2电性连接至集电极J1与第二上拉电阻R5之间的节点；发射极T2接地；集电极J2通过第三上拉电阻R6电性连接至备用电源40。第一二极管D1的阳极电性连接至集电极J2与第三上拉电阻R6之间的节点，阴极电性连接至电子开关Q1。
第二二极管D2的阳极电性连接至输出引脚INT/与第一下拉电阻R2之间的节点；阴极电性连接至电子开关Q1。在本实施方式中，电子开关Q1为P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET），其栅极G电性连接至第二二极管D2的阴极及第一二极管D1的阴极；源极S电性连接至备用电源+5VSB；漏极D通过保险丝F电性连接至USB连接器50的电源引脚VCC。P沟道MOSFET的栅极G还通过第二下拉电阻R3接地。保险丝F用于对插入USB连接器50的USB设备200进行过流保护。
当电脑处于待机状态并且需要给USB设备供电时，南桥芯片10的第二控制引脚P2则输出低电平信号，第一NPN型三极管Q2截止，第二NPN型三极管Q3导通，第一二极管D1截止使得P沟道MOSFET Q1的栅极G为低电平，P沟道MOSFET Q1导通，备用电源+5VSB即可通过USB连接器50对USB设备200进行充电。
而当电脑处于正常工作状态时，电脑可采用正常电源，如+5V电源300给USB设备进行供电。由于此时充电控制器U1的输出引脚INT/仍呈高阻态，第二二极管D2的阳极通过第一下拉电阻R2接地从而使得第二二极管D2截止。若需要停止采用备用电源+5VSB对USB设备200充电，则南桥芯片10的第二控制引脚P2输出3.3V的高电平信号，第一NPN型三极管Q2导通，第二NPN型三极管Q3截止，第一二极管D1导通使得P沟道MOSFET Q1的栅极G为+5V的高电平，P沟道MOSFET Q1截止，如此即可切断备用电源+5VSB与USB设备200之间的电性连接。
所述的USB充电控制电路100在电脑待机时，通过所述充电控制器U1发送确认信号至USB设备，以使USB设备采用备用电源+5VSB进行充电，并且通过南桥芯片10对所述开关电路30导通与断开控制所述备用电源+5VSB对USB设备200的充电路径的导通与断开，如此，不仅可使USB设备200在电脑待机时也可进行充电，还可对USB设备200的充电电源进行控制。

Claims (7)

1.一种USB充电控制电路，设于电脑内，用于控制对USB设备的充电，其特征在于，所述USB充电控制电路包括：
备用电源；
USB连接器，电性连接至所述USB设备；
充电控制单元，由所述备用电源获取工作电压，所述充电控制单元控制单元包括充电控制器；
开关电路，包括电性连接至所述充电控制器以及所述备用电源的电子开关；以及
南桥芯片，包括USB控制器，所述南桥芯片根据电脑的工作模式控制所述USB控制器或所述充电控制器发送确认信号至所述USB连接器，并通过控制电子开关的导通或断开以相应将备用电源供应或停止供应到所述USB连接器。
2.如权利要求1所述的USB充电控制电路，其特征在于：所述开关电路还包括第一二极管及电性连接至所述南桥芯片的电平匹配电路，所述第一二极管的阳极电性连接至所述电平匹配电路的输出端，阴极电性连接至所述电子开关，所述电平匹配电路用于将所述南桥芯片输出的高电平电压转换为能使电子开关截止的另一电压幅度的高电平，并通过所述第一二极管输出至所述电子开关。
3.如权利要求2所述的USB充电控制电路，其特征在于：所述电平匹配电路包括第一NPN型三极管、第二NPN型三极管及限流电阻，所述第一NPN型三极管基极通过所述限流电阻电性连接至所述南桥芯片，发射极接地，集电极电性连接至所述备用电源；所述第二NPN型三极管的基极电性连接至所述第一NPN型三极管的集电极与所述备用电源之间的节点，发射极接地，集电极电性连接至所述备用电源，所述第一二极管的阳极电性连接至所述第二NPN型三极管的集电极与所述备用电源之间。
4.如权利要求2所述的USB充电控制电路，其特征在于：所述电子开关为P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，其栅极电性连接至所述第一二极管的阴极；源极电性连接至所述备用电源；漏极电性连接至所述USB连接器的电源引脚。
5.如权利要求2所述的USB充电控制电路，其特征在于：所述电子开关为PNP型三极管，其基极电性连接至所述第一二极管的阴极；发射极电性连接至所述备用电源；集电极电性连接至所述USB连接器的电源引脚。
6.如权利要求1所述的USB充电控制电路，其特征在于：所述充电控制单元还包括保险丝，所述保险丝电性连接至所述USB连接器的电源引脚与所述电子开关之间，所述保险丝用于对插入所述USB连接器的USB设备进行过流保护。
7.如权利要求1所述的USB充电控制电路，其特征在于：所述充电控制单元还包括第一下拉电阻，所述开关电路还包括第二二极管，所述USB控制器包括呈高阻态的输出引脚，所述输出引脚通过所述第一下拉电阻接地，所述第二二极管的阳极电性连接至所述输出引脚与所述第一下拉电阻之间的节点，阴极电性连接至所述电子开关。
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Application publication date: 20130717