CN106655346A - 一种基于usb‑type‑c带hub功能的充电装置 - Google Patents

一种基于usb‑type‑c带hub功能的充电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于USB‑TYPE‑C带HUB功能的充电装置，该装置包括电源供给模块、BC1.2协议模块、DC‑DC转换电路、TYPE‑A接口、TYPE‑C母座接口、TYPE‑C USB3.1接口；该装置还包括有主控MCU及开关；所述主控MCU连接于TYPE‑C母座接口和TYPE‑C USB3.1接口，同时，所述开关被主控MCU所控制。本发明所实现的充电装置可在对外部用电设备充电的过程中，同时实现与用电设备进行USB2.0/3.0/3.1数据传输的功能。

Description

一种基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置
技术领域
本发明属于消费性电子产品充电的技术领域，特别涉及一种USB-TYPE-C结合HUB功能的充电装置及方法。
背景技术
2015年，苹果(Apple)发布的笔记本电脑MacBook改搭USB Type-C界面，并将原有的Thunderbolt界面踢除后，USB Type-C顿时成为大众目光的焦点。正因为TYPE-C口的功能强大，从而使得MacBook全身只有一个接口，让MacBook变得更加轻薄，更加简洁，获得了无数用户的青睐。而整机只有一个TYPE-C接口的做法也让一众厂商纷纷效仿。
因为TYPE-C接口的强大，让TYPE-C产品都只要一个接口就能实现所有的功能，也正因为TYPE-C产品只有一个TYPE-C接口，让其通用性变差。很简单的一个例子，假设你在没有选购官方配件的情况下入手了一台新的MacBook，那么你手边的外接鼠标、游戏手柄、外接键盘、移动硬盘、显示器。甚至是你的iphoto、iPad、iPod也都无法实现同步连接。充电的时候用不了：因为所有功能集于一身，所有USB-C承载了充电、数据传输、投影仪连接、视频传输等多种功能。当你单独使用其中一功能的时候将获得极大的便利，而一旦你希望同时使用两种功能，将会无可奈何。
传统的充电设备，如移动电源、适配器，都只有单纯的充电功能，并不具有HUB功能。而HUB价格高昂，无法得到普及应用。更重要的是现有技术无法将二者结合在一起。
如专利申请201620418012.0公开了一种闪电接口OTG、数据通信和充电三合一连接线控制电路，包括用于控制实现OTG功能、数据通信功能和充电功能及功能切换的主控模块，用于接收主控模块的指令，在OTG功能和数据充电功能之间切换的开关模块；用于接收主控模块的指令，在OTG功能中将输出电压升高，给OTG外设供电的DC-DC转换模块；以及设于连接线两端的Lightning闪电接口和USB接口；开关模块串联在Lightning接口和USB接口的电源接口之间，DC-DC转换模块串联在Lightning接口的信号接口脚SB和USB接口的电源接口脚VCC之间。本实用新型用一个控制电路实现了连接线的OTG、数据通信和充电三种功能，苹果用户只需携带一根苹果移动设备的连接线即可使用上述三种功能。然而该技术虽然能够将数据通信和充电、闪电接口通过一条三合一的连接线实现，但是并不能实现数据通信与充电功能的同时应用，仍然无法满足人们的实际需要。
发明内容
基于此，因此本发明的首要目地是提供一种基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置，该装置能够同时实现不同用电设备的充电和USB2.0/3.0/3.1数据传输的功能。
本发明的另一个目地在于提供一种基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置，该装置实现方式简单，成本低，给用户带来极大的便利。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置，该装置包括电源供给模块、BC1.2协议模块、DC-DC转换电路、TYPE-A接口、TYPE-C母座接口、TYPE-C USB3.1接口；其特征在于该装置还包括有主控MCU及开关；
所述主控MCU连接于TYPE-C母座接口和TYPE-C USB3.1接口，同时，所述开关被主控MCU所控制；
所述DC-DC转换电路包括有三路，分别接TYPE-A接口、接TYPE-C母座接口、接TYPE-C USB3.1接口，以实现对不同接口的控制。
进一步，所述DC-DC转换电路与TYPE-C母座接口、TYPE-C USB3.1接口之间分别设置有开关。
更进一步，所述开关分别连接于TYPE-C母座接口和TYPE-C USB3.1接口的VBUS，以对外部设备进行充电，实现HUB功能。
进一步，所述的开关是PMOS管。
所述的主控MCU是集成Rp、Rd完整的Type-C接口检测模块和完整的PD通信模块。
所述的TYPE-A接口、TYPE-C母座接口、TYPE-C USB3.1接口是可传输USB2.0/3.0/USB3.1数据的全功能接口。
所述TYPE-C母座接口的USB2.0/3.0数据传输引脚DP、DN分别与TYPE-A接口的DP、DN分别相连；以进行数据传输。
进一步，所述电源供给模块连接有LDO模块，并通过LDO模块接于BC1.2模块，所述LDO模块连接于主控MCU，且所述TYPE-C母座接口和TYPE-A接口均连接于BC1.2模块。
进一步，所述的BC1.2模块，其实现方式可以是以下的任意一种：一种是专用的BC1.2协议芯片，一种是采用外围电路搭建实现BC1.2功能的电路。
所述主控MCU连接于TYPE-C母座接口和TYPE-C USB3.1接口的CC1、CC2，所述TYPE-C母座接口和TYPE-C USB3.1接口之间的SSTXP、SSTXN、SSHXP、SSHXN分别相连。USB3.1的设备通过USB数据传输协议可以与外部设备进行通信并实现USB3.1的数据传输功能。
所述的充电装置，包括移动电源、电源适配器。
电源经过所述的DC-DC模块后输出5V，然后输出到所述的TYPE-A接口的VBUS端。
进一步地，电源经过LDO输出5V输出到所述的BC1.2模块VDD端。
进一步地，所述的电源经过所述的DC-DC模块输出5～20V到TYPE-C母座接口的VBUS端，所述开关连接于DC-DC模块和TYPE-C母座接口之间。
进一步地，所述的电源经过所述DC-DC模块输出5V到TYPE-C USB3.1接口的VBUS端，所述开关连接于DC-DC模块和TYPE-C USB3.1接口之间。
本发明所实现的充电装置可以应用与包括移动电源、电源适配器等设备，只要是输出均以标准的TYPE-C端口或TYPE-A端口均可实现。
本发明所实现的充电装置可在对外部用电设备充电的过程中，同时实现与用电设备进行USB2.0/3.0/3.1数据传输的功能。该充电装置不仅仅实现了对用电设备进行充电的功能，而且实现了HUB的功能，装置实现方式简单，成本低，给用户带来极大的便利。
附图说明
图1是本发明所实施基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置框图。
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。
如图1所示，本发明的基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置中，包含电源供给模块1，BC1.2协议模块6，主控MCU-7，开关5、9、DC-DC转换电路2、4、8，TYPE-A接口10、TYPE-C母座接口11、TYPE-C USB3.1接口12。
其中，电源供给模块1可以是电池供给、AC-DC供给或DC-DC供给。
通常，上述的TYPE-A接口10和TYPE-C母座接口11、TYPE-C USB3.1接口12都是具有数据传输能力的全功能接口。TYPE-C母座接口11的USB2.0/3.0数据传输引脚DP、DN分别与TYPE-A接口10的DP、DN分别相连；电源供给模块1连接有DC-DC转换电流2、4、8，所述DC-DC转换电路包括有三路，一路2接TYPE-A接口10，一路4接TYPE-C母座接口11，一路8接TYPE-CUSB3.1接口12。
在DC-DC转换电路4、8与TYPE-C母座接口11、TYPE-C USB3.1接口12之间分别设置有开关5、9。开关5、9同时被主控MCU 7所控制。同时，所述开关5、9分别连接于TYPE-C母座接口11和TYPE-C USB3.1接口12的VBUS，以接于HUB。
主控MCU 7连接于于TYPE-C母座接口11和TYPE-C USB3.1接口12的CC1、CC2。于TYPE-C母座接口11和TYPE-C USB3.1接口12之间的SSTXP、SSTXN、SSHXP、SSHXN分别相连。
电源供给模块1连接有LDO模块3，并通过LDO模块3接于BC1.2模块6。LDO模块3连接于主控MCU 7。BC1.2模块6连接于TYPE-A接口10和TYPE-C母座接口11。
当有TYPE-C用电设备(如MacBook)接入TYPE-C母座接口11时，BC1.2模块6在LDO模块3供电的情况下通过控制TYPE-C母座接口11的DP和DN引脚信号，与MacBook进行BC1.2协议识别。主控MCU-7通过检测TYPE-C母座接口11的CC引脚信号识别MacBook的接入，开启开关5，然后电源通过5～20V-DC-DC电路4输出5～20V电压经过TYPE-C母座接口11给外部MacBook进行大功率充电。
在MacBook充电(举例说明)的过程中，如果有USB2.0/3.0的设备(如鼠标)接入到TYPE-A接口10，由于TYPE-C母座接口11的USB2.0/3.0数据传输引脚DP、DN分别与TYPE-A接口10的DP、DN分别相连，USB2.0/3.0的设备通过USB数据传输协议可以与MacBook进行通信并实现USB2.0/3.0的数据传输功能。完全不影响TYPE-C母座接口11对MacBook充电。
在MacBook充电的过程中，如果有其它的USB3.1的设备(如U盘)接入到TYPE-CUSB3.1接口12，由于TYPE-C母座接口11的USB3.1数据传输引脚SSRXN、SSRXP、SSTXN、SSTXP分别与TYPE-C USB3.1接口12的SSRXN、SSRXP、SSTXN、SSTXP相连。USB3.1的设备通过USB数据传输协议可以与MacBook进行通信并实现USB3.1的数据传输功能。完全不影响TYPE-C母座接口11对MacBook充电。
对于BC1.2的实现方式可以是以下的任意一种：一种是采用专用的BC1.2协议芯片，一种是采用外围电路搭建实现BC1.2功能的电路。
如果TYPE-A接口10外接的是用电设备，电源通过5V-DC-DC电路2输出5V电压经过TYPE-A接口10给外部用电设备供电。
如果TYPE-C USB3.1接口12外接的是用电设备，主控MCU-7通过检测TYPE-CUSB3.1接口12的CC引脚信号识别MacBook的接入，开启开关9，然后电源通过5V-DC-DC电路8输出5V电压经过TYPE-C USB3.1接口12给外部用电设备充电。
本发明所实现的充电装置，使用户不仅仅能够用该装置给自己的用电设备充电，同时还可以进行USB2.0/3.0/3.1的数据传输操作，如鼠标，U盘，键盘，游戏柄等。该充电装置实现方式简单，成本低，给用户带来极大的便利。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置，该装置包括电源供给模块、BC1.2协议模块、DC-DC转换电路、TYPE-A接口、TYPE-C母座接口、TYPE-C USB3.1接口；其特征在于该装置还包括有主控MCU及开关；
所述主控MCU连接于TYPE-C母座接口和TYPE-C USB3.1接口，同时，所述开关被主控MCU所控制；
所述DC-DC转换电路包括有三路，分别接TYPE-A接口、接TYPE-C母座接口、接TYPE-CUSB3.1接口，以实现对不同接口的控制。
2.如权利要求1所述的基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置，其特征在于所述DC-DC转换电路与TYPE-C母座接口、TYPE-C USB3.1接口之间分别设置有开关。
3.如权利要求2所述的基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置，其特征在于所述开关分别连接于TYPE-C母座接口和TYPE-C USB3.1接口的VBUS，以对外部设备进行充电，实现HUB功能。
4.如权利要求1所述的基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置，其特征在于所述的开关是PMOS管。
5.如权利要求1所述的基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置，其特征在于所述的主控MCU是集成Rp、Rd完整的Type-C接口检测模块和完整的PD通信模块。
6.如权利要求1所述的基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置，其特征在于所述的TYPE-A接口、TYPE-C母座接口、TYPE-C USB3.1接口是可传输USB2.0/3.0/USB3.1数据的全功能接口。
7.如权利要求6所述的基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置，其特征在于所述TYPE-C母座接口的USB2.0/3.0数据传输引脚DP、DN分别与TYPE-A接口的DP、DN分别相连；以进行数据传输。
8.如权利要求7所述的基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置，其特征在于所述电源供给模块连接有LDO模块，并通过LDO模块接于BC1.2模块，所述LDO模块连接于主控MCU，且所述TYPE-C母座接口和TYPE-A接口均连接于BC1.2模块。
9.如权利要求8所述的基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置，其特征在于所述的BC1.2模块，其实现方式可以是以下的任意一种：一种是专用的BC1.2协议芯片，一种是采用外围电路搭建实现BC1.2功能的电路。
10.如权利要求1所述的基于USB-TYPE-C带HUB功能的充电装置，其特征在于所述主控MCU连接于TYPE-C母座接口和TYPE-C USB3.1接口的CC1、CC2，所述TYPE-C母座接口和TYPE-C USB3.1接口之间的SSTXP、SSTXN、SSHXP、SSHXN分别相连。
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