CN103369737A - 便携式无线路由器的usb端口复用电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式无线路由器的USB端口复用电路，采用高速DPDT开关，将其公共端连接Micro-USB接口，两个分支分别连接无线路由器的D+/D-以及移动电源的D+/D-；同时引入控制信号DPDT对高速DPDT开关进行控制，根据需要将Micro-USB打到无线路由端或是移动电源端，形成互相隔离，实现了一个USB端口完成所有功能，完美解决了无线路由器与移动电源共用USB口的冲突问题。
Description
技术领域
本发明涉及便携式3G、4G无线路由器以及移动电源产品，属于移动通信、移动电源技术领域。
背景技术
现今是信息爆炸的时代，每天人们通过各种媒介接收着内容丰富的信息，如个人电脑、便携电脑、电视、广播、智能手机等等。对于接入网络的方式，除了传统的固定的网线连接，人们越来越多的使用更加方便、灵活的无线连接方式。这其中包括各种制式的蜂窝无线连接、WIFI连接等。
针对移动办公对网络接入和数据传输的需求，各移动运营商均推出了自己定制的无线数据卡和无线路由器产品。数据卡采用标准USB接口，与电脑连接，通过运营商定制UI进行上网连接。无线路由器为了小型化，一般采Micro-USB接口，主要用于对内置电池充电和软件下载；另外一般也兼具数据卡功能，通过Micro-USB至标准USB转接线连接电脑直接上网。
此外，如今手机、平板电脑等便携设备非常普及，大屏触控已是潮流，加之蜂窝、WIFI、蓝牙、GPS等各种无线连接的同时使用，导致设备功耗较大，用户面临着频繁充电的烦恼。市场调查表明，目前的大屏幕智能手机，一般使用情况下，需要天天充电。
为了满足随时充电的需求，市场上涌现了大量的移动电源产品。这些移动电源产品内含锂离子电池，一般容量在2800～11200mAh，通过Mini/Micro-USB口对内置电池充电；通过另外一个标准的USB口对外放电。两个接口的标准电压均为+5V。
基于以上需求，已有厂商在现有的3G无线路由器中集成移动电源功能，以增加功能和卖点。问题在于，路由器上增加一个USB口，会增加产品的体积，尤其是厚度，影响便携性和美观。
一种设想的替代方案是将两个端口合并成为一个体积小、厚度薄的Micro-USB口，即实现充、放电端口复用，但以上设想实现起来有诸多困难。这是由于无线路由器的Micro-USB口承担着与上位机进行数据交换的功能，同时从上位机获得+5V电源，用于USB插拔检测以及对内置电池充电。而移动电源现在为了兼容APPLE产品的充电，均需要由VBUS分压至数据线，在D+和D-上形成约2V和2.7V的直流电压。产品需支持USB2.0，最高传输数据率达到480Mbps。因此，若直接将两个端口的电路合并在一起，保留一个Micro-USB口，则数据线上的分压电阻势必会拉低数据信号电平，并导致信号失真，导致无法成功传输数据。
发明内容
针对目前市场上的集成有移动电源功能的无线路由器产品基本上都是两个USB口，即一个Micro-USB和一个标准USB，体积大，厚度大，不美观的问题，申请人经过研究改进，提供一种便携式无线路由器的USB端口复用电路，解决无线路由器和移动电源共用USB口的冲突问题，将两个USB合并为一个Micro-USB，做到小巧美观。
本发明的技术方案如下：
一种便携式无线路由器的USB端口复用电路，包括Micro-USB接口、移动电源升压输出电路、无线路由器USB线路、按键电路、充放电控制芯片电路、USB负载电压检测电路以及高速DPDT开关；
所述Micro-USB接口包括VBUS、USB-、USB+和GNDA四线；VBUS端作为电源输入提供给所述移动电源升压输出电路、无线路由器USB线路以及USB负载电压检测电路，GNDA端接地；Micro-USB接口的USB-端和USB+端通过高速DPDT开关分为两路，一路为D+端和D-端，另一路为USB_DP端和USB_DN端；所述高速DPDT开关的D+端和D-端连接至移动电源升压输出电路的输出端，所述高速DPDT开关的USB_DP端和USB_DN端连接至无线路由器USB线路的USB数据端；
所述按键电路输出按键切换信号ONEKEY，连接至充放电控制芯片电路；所述USB负载电压检测电路将VBUS信号电压经过电阻分压后输出信号VINT，连接至充放电控制芯片电路；所述充放电控制芯片电路输出开关控制信号DPDT，连接至高速DPDT开关。
本发明的有益技术效果是：
本发明引入高速USB双刀双掷（DPDT）开关，由MCU提供控制信号，使得无线路由和移动电源工作时互不影响。采用本发明，可以使无线路由器与移动电源共用一个USB口，超薄，美观，节省成本，便携性强。
本发明附加的优点将在下面具体实施方式部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明的电路框图。
图2是本发明中的Micro-USB接口电路图。
图3是本发明中的移动电源升压输出电路图。
图4是本发明中的无线路由器USB线路图。
图5是本发明中的按键电路图。
图6是本发明中的充放电控制芯片电路图。
图7是本发明中的USB负载电压检测电路图。
图8是本发明中的高速DPDT开关电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
如图1所示，本发明由Micro-USB接口1、移动电源升压输出电路2、无线路由器USB线路3、按键电路4、充放电控制芯片电路5、USB负载电压检测电路6、高速DPDT开关7组成。
图2为Micro-USB接口1，其为四线接口，分别为VBUS、USB-、USB+和GNDA。其中的USB+和USB-连接至图8所示的高速DPDT开关7的芯片U1101的pin1和pin2。高速DPDT开关7的两路分支通道分别连至图3所示的移动电源升压电路输出端和图4所示的无线路由器的USB数据端。其中，图3所示的移动电源升压输出电路2的D+、D-端与图8所示的高速DPDT开关7的一个分支相连；图4所示的无线路由器USB线路3的USB_DP、USB_DN网络将主机的USB数据与图8所示的高速DPDT开关7的另一个分支连接起来。
图8中高速DPDT开关7的芯片U1101的pin10为开关控制信号DPDT，其由图6所示的充放电控制芯片电路5的MCU芯片U1201的pin9给出。
图6中充放电控制芯片电路5的MCU芯片U1201的ONEKEY信号由图5所示的按键电路4给出。图6中充放电控制芯片电路5的MCU芯片U1201的VINT信号由图7所示的USB负载电压检测电路6给出。
本发明的工作原理为：
无线路由器在进行数据传输时，必须与图3所示的分压电阻网络隔离。反之，在移动电源对外放电时，D+和D-上的电压也应与无线路由主机部分隔离。因此，本发明选用高速DPDT开关，其公共端连接Micro-USB，两个分支分别连接无线路由器的D+/D-以及移动电源的D+/D-；引入一个控制信号DPDT，控制高速DPDT开关。这样，就可以根据需要将Micro-USB打到无线路由端或是移动电源端，形成互相隔离，从而实现了一个USB端口完成所有功能。
移动电源由带有充放电控制功能的MCU、充电电路和升压电路组成。本发明利用充放电控制芯片电路5的MCU的一个闲置的GPIO（通用输入/输出）作为ONEKEY端，默认配置成低电平，当接收到升压指令后，变为高电平。相应地，高速DPDT开关接收到控制指令，进行开关的对倒。
本发明的工作过程如下：
当采用本发明的无线路由器的Micro-USB接口插入连接电脑USB口的数据线时，如图7所示，VBUS信号电压经过电阻分压后的信号VINT，输出给图6的充放电控制芯片U1201的pin3。考虑+/-5%的变化范围，VINT的电压范围为5*5.1/(1+5.1)*(1-.05)V～5*5.1/(1+5.1)*(1+.05)V，即4V～4.4V。
据此，图6的充放电控制芯片U1201判定无线路由器为slave（从设备），外接设备为host（主设备）。输出的DPDT控制信号为低电平，则图8的高速DPDT开关将Micro-USB的数据线与无线路由器主控CPU连接起来，从而与移动电源的升压电路部分完全隔离。此时可以与电脑进行数据传输，还可由VBUS给内置锂电池充电。
当采用本发明的无线路由器外接手机等设备，需要移动电源对外充电时，VIN检测不到上述电压，从而判定移动电源为host（主设备），外接设备为slave（从设备）。此时短按一下图5中的按键SW1101，则图6的充放电控制芯片U1201输出高电平给高速DPDT开关，Micro-USB数据线则倒换至图3所示的升压输出部分的D+和D-，从而与路由端隔离，同时开启升压电路，对外设进行充电。
综上，本发明思路简洁，实现简单，完美地解决了无线路由器与移动电源共用USB口的冲突。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种便携式无线路由器的USB端口复用电路，其特征在于：包括Micro-USB接口（1）、移动电源升压输出电路（2）、无线路由器USB线路（3）、按键电路（4）、充放电控制芯片电路（5）、USB负载电压检测电路（6）以及高速DPDT开关（7）；
所述Micro-USB接口（1）包括VBUS、USB-、USB+和GNDA四线；VBUS端作为电源输入提供给所述移动电源升压输出电路（2）、无线路由器USB线路（3）以及USB负载电压检测电路（6），GNDA端接地；Micro-USB接口（1）的USB-端和USB+端通过高速DPDT开关（7）分为两路，一路为D+端和D-端，另一路为USB_DP端和USB_DN端；所述高速DPDT开关（7）的D+端和D-端连接至移动电源升压输出电路（2）的输出端，所述高速DPDT开关（7）的USB_DP端和USB_DN端连接至无线路由器USB线路（3）的USB数据端；
所述按键电路（4）输出按键切换信号ONEKEY，连接至充放电控制芯片电路（5）；所述USB负载电压检测电路（6）将VBUS信号电压经过电阻分压后输出信号VINT，连接至充放电控制芯片电路（5）；所述充放电控制芯片电路（5）输出开关控制信号DPDT，连接至高速DPDT开关（7）。
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