CN105608035B - Type-C型USB集线器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种Type‑C型USB集线器，包括外壳和电功能部件，其中电功能部件包括Type‑C输入接口、Type‑C协议控制电路、Type‑C输出接口、电源管理模块、电池、主控模块、数据传输控制模块、集线器模块、USB接口、图像处理模块以及视频接口。本发明集成有电池，通过电源管理模块对电池进行充放电管理，从而具备移动电源的功能，可以通过Type‑C USB接口对连接的电子设备进行充电，从而通过一个设备实现Type‑C型USB集线器和移动电源的功能，可以节省用户携带的设备数量及空间。

Description

Type-C型USB集线器
技术领域
本发明涉及集线器，特别是涉及一种Type-C型USB集线器。
背景技术
Type-C USB接口是一种新型的USB接口，其具有小而薄的外型，支持正反插，并具有更高的传输速率和更大的输出功率。
USB集线器(USB Hub)是将一个USB接口扩展为多个接口(可以包括USB以外的其他接口)对装置。对于采用Type-C USB的USB集线器，由于其具有更大的输出功率，因此对设备的电能消耗较大，使用该USB集线器的移动设备如果没有外接电源就会很快将电能耗完。
发明内容
基于此，有必要提供一种具有移动电源功能的Type-C型USB集线器。
一种Type-C型USB集线器，包括外壳和电功能部件，所述电功能部件设于外壳内或者与所述外壳连接，所述电功能部件包括：Type-C输入接口，用于供适配器接入；Type-C输出接口，用于连接电子设备；Type-C协议控制电路，与所述Type-C输入接口和Type-C输出接口连接，用于对Type-C输入接口和Type-C输出接口进行供电控制；图像处理模块，与所述Type-C输出接口连接，用于将通过所述Type-C输出接口输入的视频数据转换成视频接口能够输出的视频信号；视频接口，用于输出所述视频信号；电池，通过Type-C输出接口为连接的电子设备供电；电源管理模块，与所述电池、Type-C输入接口及Type-C输出接口连接，用于对所述电池进行充放电管理；所述电池通过Type-C输入接口输入的电流进行充电；数据传输控制模块，与所述Type-C输出接口连接，用于对经Type-C输出接口进行传输的数据进行控制与管理；集线器模块，与所述数据传输控制模块连接，用于将一路USB信号分成多路USB信号；多个USB接口，与所述集线器模块连接，用于输出USB信号及对插接在各USB接口上的设备进行充电，包括至少一个Type-C USB接口；主控模块，与所述数据传输控制模块和电源管理模块连接，用于对所述Type-C型USB集线器进行整体功能的协调控制。
在其中一个实施例中，所述视频接口包括HDMI接口和VGA接口，所述Type-C型USB集线器还包括与所述Type-C输出接口和HDMI接口连接的音频转换模块，用于将通过所述Type-C输出接口输入的音频数据转换成HDMI信号后与图像处理模块转换成的视频信号一道通过所述HDMI接口进行输出。
在其中一个实施例中，所述电源管理模块包括：降压供电单元，与所述Type-C输入接口和主控模块连接，用于将Type-C输入接口输入的电压进行降压处理，得到适合主控模块的电压，从而为主控模块提供工作电源；充电控制单元，与所述降压供电单元连接，接收降压后的电压并对所述电池进行充电控制；电池管理系统电路，与所述充电控制单元和电池连接，用于检测所述电池的电流和电压，进行电池的荷电状态计算，并进行环境温度的检测；升压电路，与所述电池管理系统电路和Type-C协议控制电路连接，用于将电池输出的电压进行直流升压处理后输出给所述Type-C协议控制电路，在所述Type-C协议控制电路的控制下通过所述Type-C输出接口给连接的电子设备供电。
在其中一个实施例中，还包括网卡和网线接口，所述网卡与所述数据传输控制模块及网线接口连接，所述网线接口用于插接网线，从而将Type-C输出接口连接的电子设备接入网络。
在其中一个实施例中，还包括读卡器和存储卡插口，所述读卡器与所述数据传输控制模块及存储卡插口连接，所述存储卡插口用于插接存储卡，所述读卡器用于对所述存储卡进行数据读取与写入，并在所述数据传输控制模块的控制下与Type-C输出接口连接的电子设备进行数据交互。
在其中一个实施例中，还包括数据线，所述外壳的外表面设有容纳槽，所述Type-C输出接口通过所述数据线与外壳内的Type-C协议控制电路连接，所述容纳槽的尺寸与所述数据线和Type-C输出接口的插头的外轮廓相匹配，使得所述Type-C输出接口的插头及与其连接的数据线能够嵌合于所述容纳槽内。
在其中一个实施例中，所述外壳的外表面还设有至少一个指示灯，用于指示所述电池的剩余电量。
在其中一个实施例中，所述外壳的外表面还设有按键，用于对所述电池的放电功能进行开关控制，所述按键为“开”状态且所述Type-C输入接口未接入适配器时通过电池对外供电。
在其中一个实施例中，在所述Type-C输入接口未接入适配器、且所述按键为“关”状态时，由所述Type-C输出接口接入的电子设备为所述Type-C型USB集线器供电。
在其中一个实施例中，还包括与所述图像处理模块连接的存储单元，用于对图像数据进行存储。
上述Type-C型USB集线器集成了电池，通过电源管理模块对电池进行充放电管理，从而具备移动电源的功能，可以通过Type-C USB接口对连接的电子设备进行充电，从而通过一个设备实现Type-C型USB集线器和移动电源的功能，可以节省用户携带的设备数量及空间。
附图说明
图1是一实施例中Type-C型USB集线器的电功能部件的结构框图；
图2是另一实施例中Type-C型USB集线器的电功能部件的结构框图；
图3是一实施例中Type-C型USB集线器的外观示意图；
图4是图3所示Type-C型USB集线器的主视图；
图5是图4所示Type-C型USB集线器的仰视图；
图6是图4所示Type-C型USB集线器的左视图；
图7是图4所示Type-C型USB集线器的右视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
Type-C型USB集线器包括外壳和电功能部件，电功能部件设于外壳内或者外壳表面。图1是一实施例中Type-C型USB集线器的电功能部件的结构框图。Type-C型USB集线器包括Type-C输入接口110、Type-C协议控制电路120、Type-C输出接口130、电源管理模块210、电池220、主控模块310、数据传输控制模块320、集线器模块410、USB接口420、图像处理模块510以及视频接口520。
Type-C输入接口110用于供适配器接入。在本实施例中，采用支持USB Type-C协会标准供电(PD)功能的Type-C母座接口，支持5V/12V/14.5V/20V电压，3A电流。
Type-C协议控制电路120与Type-C输入接口110和Type-C输出接口130连接，用于对Type-C输入接口110和Type-C输出接口130进行供电控制。
Type-C输出接口130用于连接电子设备，例如手提电脑、手机、平板电脑等。在本实施例中，Type-C输出接口130为Type-C公座接口，在其他实施例中也可以为母座接口。图像处理模块510与Type-C输出接口130连接，用于将电子设备通过Type-C输出接口130输入的视频数据转换成视频接口520能够输出的视频信号。
视频接口520用于输出视频信号。视频接口520可以插接到显示设备上，例如电视机、显示器、投影仪等，通过显示设备对视频进行播放。
电池220可以通过Type-C输出接口130为连接的电子设备供电，即作为移动电源使用。在本实施例中，电池220采用容量为10AH，电压3.8V的电芯。在其他实施例中也可以采用其他规格的电芯。
电源管理模块210与电池220、Type-C输入接口110及Type-C输出接口130连接，用于对电池220进行充放电管理。其中，电池220是通过Type-C输入接口110输入的电流进行充电。
数据传输控制模块320与Type-C输出接口130连接，用于对经Type-C输出接口130进行传输的数据进行控制与管理。
集线器模块410与数据传输控制模块320连接，在数据传输控制模块320的控制下将Type-C输出接口130的一路USB信号分成多路USB信号。
多个USB接口420(图1中只画出了一个方框)用于输出USB信号及对插接在各USB接口上的设备进行充电。USB接口420与集线器模块410连接，这些USB接口420中包括至少一个Type-C USB接口。参见图2，在该实施例中，是包括两个USB 3.0标准的Type-A接口424和一个Type-C接口422，这些USB接口可以同时使用。
主控模块310与数据传输控制模块320和电源管理模块210连接，用于对Type-C型USB集线器进行整体功能的协调控制。
上述Type-C型USB集线器集成了电池220，通过电源管理模块210对电池220进行充放电管理，从而具备移动电源的功能，可以通过Type-C USB接口对连接的电子设备进行充电，从而通过一个设备实现Type-C型USB集线器和移动电源的功能，可以节省用户携带的设备数量及空间。
图2是另一实施例中Type-C型USB集线器的电功能部件的结构框图。在该实施例中，视频接口520包括高清晰多媒体接口(HDMI接口524)和视频图像阵列接口(VGA接口522)。Type-C型USB集线器还包括与Type-C输出接口130和HDMI接口524连接的音频转换模块530，用于将通过Type-C输出接口130输入的音频数据转换成HDMI信号后与图像处理模块510转换成的视频信号一道通过HDMI接口524进行输出。HDMI接口524支持高清4K视频的输出。
在图2所示实施例中，电源管理模块210包括降压供电单元212、充电控制单元214、电池管理系统电路216及升压电路218。
降压供电单元212与Type-C输入接口110和主控模块310连接，用于将Type-C输入接口110输入的电压进行降压(buck)处理，得到适合主控模块310的电压，从而为主控模块310提供工作电源。
充电控制单元214与降压供电单元212连接，接收降压后的电压并通过电池管理系统电路216传输给电池220，对电池220进行充电控制。
电池管理系统(BMS)电路216与充电控制单元214和电池220连接，用于进行环境温度的检测并检测电池220的电流和电压，进行电池的荷电状态(SOC)计算，以对电池220的剩余电量进行指示。在其中一个实施例中，电池管理系统电路216还用于对电池220进行过压保护和过流保护。在其中一个实施例中，电池管理系统电路216采用阻抗追踪的方法来计算电池剩余容量，具体是通过检测松弛和负载下的电池组电压，并积分充/放电的电流来计算电池剩余容量。由于是连续监控，所以在整个电池组寿命范围内都可以精确的计算电池真正的剩余容量。
在其中一个实施例中，Type-C型USB集线器的电功能部件还包括液晶显示屏，用于显示电池剩余容量、电池电压、环境温度等参数。
升压电路218与电池管理系统电路216和Type-C协议控制电路120连接，用于将电池220输出的电压进行直流升压(boost)处理后输出给Type-C协议控制电路120，在Type-C协议控制电路120的控制下通过Type-C输出接口130给其连接的电子设备供电。
在其中一个实施例中，Type-C型USB集线器还包括网卡和网线接口。网卡与数据传输控制模块320及网线接口连接，网线接口用于插接网线，从而将Type-C输出接口130连接的电子设备接入网络，在没有WiFi的环境下通过LAN供Type-C输出接口130连接的电子设备上网。其中网线接口可以为RJ45接口等，网卡可以为支持10/100/1000mbps的千兆网卡。
在其中一个实施例中，Type-C型USB集线器还包括读卡器和存储卡插口。读卡器与数据传输控制模块及存储卡插口连接，存储卡插口用于插接存储卡。读卡器用于对存储卡进行数据读取与写入，并在数据传输控制模块的控制下与Type-C输出接口130连接的电子设备进行数据交互。其中读卡器可以是支持SD卡、TF卡、CF卡等多种格式存储卡的多合一读卡器，也可以是对应于单种存储卡的读卡器。
在其中一个实施例中，Type-C型USB集线器还包括与图像处理模块510连接的存储单元，用于对图像数据进行存储。
图3是一实施例中Type-C型USB集线器的外观示意图，图4是图3所示Type-C型USB集线器的主视图，图5是图4所示Type-C型USB集线器的仰视图，图6是图4所示Type-C型USB集线器的左视图，图7是图4所示Type-C型USB集线器的右视图。
参照图5，Type-C型USB集线器还包括数据线132。外壳的外表面设有容纳槽(图5中未标示)，Type-C输出接口130通过数据线132与外壳内的Type-C协议控制电路120连接。容纳槽的尺寸与数据线132和Type-C输出接口的盖膜(overmold)134及插头(plug)的外轮廓相匹配，使得盖膜134及与其连接的数据线132能够嵌合于容纳槽内。
参见图5，在该实施例中，外壳的表面形成有文字标记，用于对VGA接口522、HDMI接口524、Type-C接口422、Type-A接口424、网线接口434及存储卡插口444进行指示。
在其中一个实施例中，外壳的外表面还设有至少一个指示灯，用于指示所述电池的剩余电量。可以设置多个LED(例如4个)，通过发亮的LED数量来对电池220的剩余电量进行指示。或者通过LED的不同颜色来对剩余电量进行指示，例如绿色表示电量高，黄色表示电量低，红色表示电量耗尽。
在其中一个实施例中，外壳的外表面还设有按键，用于对电池220的放电功能进行开关控制。按键为“On”状态且Type-C输入接口110未接入适配器时通过电池220对外供电；在Type-C输入接口110未接入适配器、且按键为“Off”状态时，由Type-C输出接口130接入的电子设备为Type-C型USB集线器供电。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种Type-C型USB集线器，包括外壳和电功能部件，所述电功能部件设于外壳内或者与所述外壳连接，其特征在于，所述电功能部件包括：
Type-C输入接口，用于供适配器接入；
Type-C输出接口，用于连接电子设备；
Type-C协议控制电路，与所述Type-C输入接口和Type-C输出接口连接，用于对Type-C输入接口和Type-C输出接口进行供电控制；
图像处理模块，与所述Type-C输出接口连接，用于将通过所述Type-C输出接口输入的视频数据转换成视频接口能够输出的视频信号；
视频接口，用于输出所述视频信号；所述视频接口包括HDMI接口；
电池，通过Type-C输出接口为连接的电子设备供电；
电源管理模块，与所述电池、Type-C输入接口及Type-C输出接口连接，用于对所述电池进行充放电管理；所述电池通过Type-C输入接口输入的电流进行充电；
数据传输控制模块，与所述Type-C输出接口连接，用于对经Type-C输出接口进行传输的数据进行控制与管理；
集线器模块，与所述数据传输控制模块连接，用于将一路USB信号分成多路USB信号；
多个USB接口，与所述集线器模块连接，用于输出USB信号及对插接在各USB接口上的设备进行充电，包括至少一个Type-C USB接口；
主控模块，与所述数据传输控制模块和电源管理模块连接，用于对所述Type-C型USB集线器进行整体功能的协调控制；
所述电源管理模块包括：
降压供电单元，与所述Type-C输入接口和主控模块连接，用于将Type-C输入接口输入的电压进行降压处理，得到适合主控模块的电压，从而为主控模块提供工作电源；
充电控制单元，与所述降压供电单元连接，接收降压后的电压并对所述电池进行充电控制；
电池管理系统电路，与所述充电控制单元和电池连接，用于检测所述电池的电流和电压，进行电池的荷电状态计算，并进行环境温度的检测；
升压电路，与所述电池管理系统电路和Type-C协议控制电路连接，用于将电池输出的电压进行直流升压处理后输出给所述Type-C协议控制电路，在所述Type-C协议控制电路的控制下通过所述Type-C输出接口给连接的电子设备供电。
2.根据权利要求1所述的Type-C型USB集线器，其特征在于，所述视频接口还包括VGA接口，所述Type-C型USB集线器还包括与所述Type-C输出接口和HDMI接口连接的音频转换模块，用于将通过所述Type-C输出接口输入的音频数据转换成HDMI信号后与图像处理模块转换成的视频信号一道通过所述HDMI接口进行输出。
3.根据权利要求1-2任一项所述的Type-C型USB集线器，其特征在于，还包括网卡和网线接口，所述网卡与所述数据传输控制模块及网线接口连接，所述网线接口用于插接网线，从而将Type-C输出接口连接的电子设备接入网络。
4.根据权利要求1-2任一项所述的Type-C型USB集线器，其特征在于，还包括读卡器和存储卡插口，所述读卡器与所述数据传输控制模块及存储卡插口连接，所述存储卡插口用于插接存储卡，所述读卡器用于对所述存储卡进行数据读取与写入，并在所述数据传输控制模块的控制下与Type-C输出接口连接的电子设备进行数据交互。
5.根据权利要求1-2任一项所述的Type-C型USB集线器，其特征在于，还包括数据线，所述外壳的外表面设有容纳槽，所述Type-C输出接口通过所述数据线与外壳内的Type-C协议控制电路连接，所述容纳槽的尺寸与所述数据线和Type-C输出接口的插头的外轮廓相匹配，使得所述Type-C输出接口的插头及与其连接的数据线能够嵌合于所述容纳槽内。
6.根据权利要求1所述的Type-C型USB集线器，其特征在于，所述外壳的外表面还设有至少一个指示灯，用于指示所述电池的剩余电量。
7.根据权利要求1-2、6任一项所述的Type-C型USB集线器，其特征在于，所述外壳的外表面还设有按键，用于对所述电池的放电功能进行开关控制，所述按键为“开”状态且所述Type-C输入接口未接入适配器时通过电池对外供电。
8.根据权利要求7所述的Type-C型USB集线器，其特征在于，在所述Type-C输入接口未接入适配器、且所述按键为“关”状态时，由所述Type-C输出接口接入的电子设备为所述Type-C型USB集线器供电。
9.根据权利要求7所述的Type-C型USB集线器，其特征在于，还包括与所述图像处理模块连接的存储单元，用于对图像数据进行存储。
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