CN103661153A - 车载设备及车载usb接口终端设备 - Google Patents

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何晏平
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Abstract

本发明提供了一种车载设备及车载USB接口终端设备，所述车载USB接口终端设备包括：DC/DC转换器，配置为与车载直流电源相耦合，其输出端产生输出电压；USB接口；电流传感器，串联在DC/DC转换器的输出端与USB接口的电源端之间；电压采样电路，对DC/DC转换器输出端的输出电压进行采样；运算放大器，其第一输入端连接电压采样电路的输出端，其第二输入端接收电流传感器输出的电压信号，其输出端连接所述DC/DC转换器的反馈输入端，DC/DC转换器根据所述反馈输入端接收到的反馈信号调节所述输出电压的电压值。本发明能够对USB接口电压进行补偿，保证连接在USB接口上的设备能够正常工作。

Description

车载设备及车载USB接口终端设备
技术领域
本发明涉及一种车载设备及车载USB接口终端设备。
背景技术
越来越多的车载娱乐系统提供USB接口以用于连接USB移动设备（如U盘、手机、平板电脑等）进行文件拷备、多媒体文件播放、充电等，因此对USB接口电功率的需求也越来越大。
参考图1，车载主机11具有USB接口111，外部设备12的USB接口121通过USB电缆13连接，因为车辆结构的原因，车载主机11与外部设备12之间的USB电缆13往往较长，例如通常为1米到2米。结合图1和图2，对于电流较大的负载，例如正在充电的手机，USB电缆13的电阻和接插件造成的损耗将导致外部设备12处的USB接口121的电压达不到正常工作所需的电压，使得连接在USB接口111上的外部设备12无法稳定工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种车载设备及车载USB接口终端设备，能够对USB接口电压进行补偿，保证连接在USB接口上的设备能够正常工作。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种车载USB接口终端设备，包括：
DC/DC转换器，配置为与车载直流电源相耦合，其输出端产生输出电压；
USB接口；
电流传感器，串联在所述DC/DC转换器的输出端与所述USB接口的电源端之间，对所述USB接口电源端的电流进行采样并将其转换为电压信号；
电压采样电路，对所述DC/DC转换器输出端的输出电压进行采样；
运算放大器，其第一输入端连接所述电压采样电路的输出端，其第二输入端接收所述电流传感器输出的电压信号，其输出端连接所述DC/DC转换器的反馈输入端，所述DC/DC转换器根据所述反馈输入端接收到的反馈信号调节所述输出电压的电压值。
可选地，所述电流传感器输出的电压信号经由微处理器传输至所述运算放大器的第二输入端，所述微处理器根据所述电压信号判定所述USB接口的负载状态。
可选地，所述微处理器包括：
模/数转换器，将所述电流传感器输出的电压信号转换为数字信号；
控制模块，根据所述数字信号判定所述USB接口的负载状态；
数/模转换器，将所述数字信号还原为模拟信号并传输至所述运算放大器的第二输入端。
可选地，所述控制模块还根据所述USB接口的负载状态控制所述DC/DC转换器的工作状态。
可选地，所述USB接口经由USB电缆与外部设备相连。
本发明还提供了一种车载设备，包括以上任一项所述的车载USB接口终端设备。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明实施例的车载USB接口终端设备对负载实际消耗的电流进行检测，从而对DC/DC转换器的输出电压进行调整以补偿USB电缆等造成的电压损耗，使得传输至外部USB设备的电压维持在适当的范围内，从而保证USB设备的正常工作。
附图说明
图1为现有技术中一种车载主机与外部设备的连接结构示意图；
图2为现有技术中的车载主机的USB接口的输出电流曲线与输出电压曲线；
图3为本发明实施例的车载USB接口终端设备与外部设备的连接结构示意图；
图4为本发明实施例的车载USB接口终端设备的输出电压曲线与传统车载主机的输出电压曲线的对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
参考图3，本实施例的车载USB接口终端设备包括DC/DC转换器31、USB接口32、电流传感器33、电压采样电路34、运算放大器35以及微处理器36。
其中，DC/DC转换器31配置为与车载直流电源相耦合，其输出端VBUS产生输出电压。作为一个非限制性的例子，DC/DC转换器31例如可以是型号为MAX16907的直流转直流转换器，车载直流电源提供9~16V的电源信号，输出端VBUS提供高达1.5A的5V直流输出电压。
USB接口32可以是常规的USB接口，包括电源端、地端、正数据端以及负数据端共4个端口，其中电源端由DC/DC转换器31供电。USB接口32可以通过USB电缆30与外部设备直接或间接相连，作为一个非限制性的例子，图3中USB接口32通过USB电缆30与USB集线器37相连，手机38连接在USB集线器37上。当然，外部设备也可以直接通过USB电缆30与USB接口32相连，而无需经过USB集线器37。
电流传感器33串联在DC/DC转换器31的输出端VBUS和USB接口32的电源端之间，对流过USB接口32电源端的电流进行采样，并将采样所得的电流转换为电压信号。作为一个非限制性的例子，电流传感器33可以是型号为AD8210的电流检测器，其通过一个串联在输出回路的毫欧级的电阻对输出至USB接口32的电流进行采样并转换为电压信号。
电流传感器33输出的电压信号传输至微处理器36，微处理器36可以根据该电压信号判定USB接口32当前的负载状态。其中，USB接口32的负载状态可以包括短路、开路、正常电流输出等。
进一步而言，微处理器36可以包括：模/数转换器（ADC），将电流传感器33输出的电压信号转换为数字信号；控制模块，根据模/数转换器输出的数字信号判定USB接口32当前的负载状态；数/模转换器（DAC），将模/数转换器产生的数字信号还原为模拟信号输出至运算放大器35。此外，控制模块还可以根据USB接口32当前的负载状态来控制DC/DC转换器31进入相应的工作状态。
作为一个非限制性的例子，微处理器36可以采用带有ADC和DAC的各类通用微控制器、微处理器来实现。需要说明的是，微处理器36是可选的，在其他具体实施例中，电流传感器33输出的电压信号也可以直接传输至运算放大器35，而不需经过微处理器36。
电压采样电路34用于对DC/DC转换器31的输出端VBUS产生的输出电压进行采样，电压采样电路34可以采用现有技术中任何适当的电压采样电路来实现。
运算放大器35的第一输入端连接电压采样电路34的输出端，其第二输入端经由微处理器36（或者直接）接收电流传感器33产生的电压信号，其输出端连接DC/DC转换器31的反馈输入端FB，DC/DC转换器31根据反馈输入端FB接收到的反馈信号调节输出端VBUS产生的输出电压的电压值。作为一个非限制性的例子，运算放大器35可以是型号为LM7321的运算放大器。
电压采样电路34、电流传感器33、运算放大器35组成的反馈回路能够及时根据负载电流的大小调节DC/DC转换器31的输出端VBUS的输出电压，从而补偿USB电缆30等造成的电压损失，使得外部设备处的电压保持在5V±0.5V的正常范围内。
参考图4，曲线41为现有技术中常规的USB接口提供至外部设备的电压，当负载电流较大、用于连接外部设备的USB电缆较长时，会导致电压下降至USB正常电压范围之外。曲线42为采用本实施例的技术方案提供至外部设备的电压，通过对DC/DC转换器的输出电压以及USB接口的输出电流进行采样、比较和反馈，能够对DC/DC转换器的输出电压进行微调，以补偿USB电缆的电压损耗，使得外接的USB设备正常工作。
图3所示的车载USB接口终端设备可以集成在车载设备内部，例如集成在具有娱乐功能的车载设备内，使得车载设备的USB接口也能够补偿USB电缆的电压损耗，保证外接的USB设备正常工作。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种车载USB接口终端设备，其特征在于，包括：
DC/DC转换器，配置为与车载直流电源相耦合，其输出端产生输出电压；
USB接口；
电流传感器，串联在所述DC/DC转换器的输出端与所述USB接口的电源端之间，对所述USB接口电源端的电流进行采样并将其转换为电压信号；
电压采样电路，对所述DC/DC转换器输出端的输出电压进行采样；
运算放大器，其第一输入端连接所述电压采样电路的输出端，其第二输入端接收所述电流传感器输出的电压信号，其输出端连接所述DC/DC转换器的反馈输入端，所述DC/DC转换器根据所述反馈输入端接收到的反馈信号调节所述输出电压的电压值。
2.根据权利要求1所述的车载USB接口终端设备，其特征在于，所述电流传感器输出的电压信号经由微处理器传输至所述运算放大器的第二输入端，所述微处理器根据所述电压信号判定所述USB接口的负载状态。
3.根据权利要求1所述的车载USB接口终端设备，其特征在于，所述微处理器包括：
模/数转换器，将所述电流传感器输出的电压信号转换为数字信号；
控制模块，根据所述数字信号判定所述USB接口的负载状态；
数/模转换器，将所述数字信号还原为模拟信号并传输至所述运算放大器的第二输入端。
4.根据权利要求3所述的车载USB接口终端设备，其特征在于，所述控制模块还根据所述USB接口的负载状态控制所述DC/DC转换器的工作状态。
5.根据权利要求1所述的车载USB接口终端设备，其特征在于，所述USB接口经由USB电缆与外部设备相连。
6.一种车载设备，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的车载USB接口终端设备。
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