CN107436571B - USB Type-C/PD连接器 - Google Patents

USB Type-C/PD连接器 Download PDF

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Abstract

一种USB Type‑C/PD连接器，包括：至少两个USB端口；一多路模拟开关，所述多路模拟开关与每一USB端口连接；一USB Type‑C/PD控制器，所述USB Type‑C/PD控制器与所述多路模拟开关连接；及一主控单元，所述主控单元与所述USB Type‑C/PD控制器及所述多路模拟开关连接；其中，所述主控单元按预定的方式控制所述多路模拟开关分时切换，使得某一时间段内只有一个USB端口与所述USB Type‑C/PD控制器连接，使所述USB Type‑C/PD控制器与所述至少两个USB端口分时通信，提供了一种成本低的USB Type‑C/PD连接器。

Description

USB Type-C/PD连接器
技术领域
本发明涉及一种连接器，尤其涉及一种USB Type-C/PD连接器。
背景技术
目前USB Type-C/PD连接器不仅克服了传统USB连接器无法同时正插及反插的问题外，还可提供高达10Gbps的数据传输速度。但是USB Type-C/PD连接器的每个USB端口需要一个USB Type-C控制器来处理对应端口的数据，因此，当USB Type-C/PD连接器有多个USB端口时，则需要设置多个USB Type-C控制器，成本较高。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种成本低的USB Type-C/PD连接器。
本发明提供一种USB Type-C/PD连接器，包括：
至少两个USB端口；
一多路模拟开关，所述多路模拟开关与每一USB端口连接；
一USB Type-C/PD控制器，所述USB Type-C/PD控制器与所述多路模拟开关连接；及
一主控单元，所述主控单元与所述USB Type-C/PD控制器及所述多路模拟开关连接；
其中，所述主控单元按预定的方式控制所述多路模拟开关分时切换，使得某一时间段内只有一个USB端口与所述USB Type-C/PD控制器连接，使所述USB Type-C/PD控制器与所述至少两个USB端口分时通信。
较佳的，所述USB Type-C/PD控制器包括D+端及D-端，所述D+端及所述D-端为所述USB Type-C/PD控制器的数据通信端口，所述USB Type-C/PD控制器的D+端及D-端通过所述多路模拟开关与所述至少两个USB端口连接。
较佳的，所述至少两个USB端口的正极相互连接，所述至少两个USB端口的负极相互连接。
较佳的，所述USB Type-C/PD控制器还依序从每一USB端口接收电力请求信号，并将所述电力请求信号依序传送至所述主控单元，所述主控单元根据所述电力请求信号控制一电源模块提供电力给所述至少两个USB端口。
较佳的，所述电力请求信号为电压请求信号或电流请求信号。
较佳的，所述USB Type-C/PD控制器还包括CC端，所述USB Type-C/PD控制器的CC端为所述USB Type-C/PD控制器的配置通道，所述USB Type-C/PD控制器的CC端通过所述多路模拟开关与每个USB端口连接，所述USB Type-C/PD控制器通过所述CC端依序从每个USB端口接收电力请求信号。
较佳的，所述主控单元包括MCU单元。
较佳的，所述MCU单元接收所述USB Type-C/PD控制器传送的电力请求信号，根据预先设置的规则确定配置电力，并控制所述电源模块根据所述确定的配置电力提供电力给所述至少两个USB端口。
较佳的，所述预先设置的规则为：当所述电力请求信号中有至少两个电力请求信号相同时，以所述相同的电力请求信号为配置电力。
较佳的，所述USB Type-C/PD控制器还包括CC端，所述USB Type-C/PD控制器的CC端为所述USB Type-C/PD控制器的配置通道，所述USB Type-C/PD控制器还通过所述CC端侦测与所述USB Type-C/PD控制器连接的USB端口是否与一外部设备连接。
本发明的实施例通过一个主控单元控制多路模拟开关分时切换，使得某一时间段内只有一个USB端口与所述USB Type-C/PD控制器连接，从而实现所述至少两个USB端口的分时复用，从而所述USB Type-C/PD控制器与所述至少两个USB端口分时通信，如此，尽管连接器具有多个USB端口，仅需要一个USB Type-C/PD控制器，降低了USB Type-C/PD连接器的成本。
附图说明
图1是本发明的一实施例的USB Type-C/PD连接器的原理方框图。
图2是图1所示的USB Type-C/PD连接器的电路方框图。
图3是本发明一实施例的MCU单元的控制流程图。
主要元件符号说明
USB Type-C/PD连接器 1
USB端口 10
多路模拟开关 20
USB Type-C/PD控制器 30
主控单元 40
外部设备 2
电源模块 3
四选一模拟开关 21
MCU单元 41
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
下面结合附图，通过对本发明的具体实施例详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。
请参考图1，为本发明一实施例的USB Type-C/PD连接器1的原理方框图。所述USBType-C/PD连接器1包括一组USB端口10、一多路模拟开关20、一USB Type-C/PD控制器30及一主控单元40。所述一组USB端口10包括至少两个USB端口。
所述多路模拟开关20与所述至少两个USB端口连接，用于从所述至少两个USB端口中选择一USB端口与所述USB Type-C/PD控制器30进行连接，并与其他USB端口断开连接。
所述USB Type-C/PD控制器30连接在所述多路模拟开关20及所述主控单元40之间。所述USB Type-C/PD控制器30支持USB Type-C/PD。所述USB Type-C/PD控制器30通过所述多路模拟开关20侦测所述USB端口是否与一外部设备2连接。在本实施例中，所述外部设备2为手机、平板电脑、移动电源、或移动硬盘等。所述USB Type-C/PD控制器30还在所述USB端口与所述外部设备2连接时，通过所述多路模拟开关20从所述USB端口接收与所述USB端口连接的外部设备2的电力请求信号。所述USB Type-C/PD控制器还将所述外部设备2的电力请求信号传送至所述主控单元40。在本实施例中，所述电力请求信号为电压请求信号或电流请求信号。如此，在所述USB Type-C/PD控制器依序与所有USB端口连接后，所述USBType-C/PD控制器依序将每个USB端口连接的外部设备2的电力请求信号传送至所述主控单元40。
所述主控单元40与所述多路模拟开关20及所述USB Type-C/PD控制器30连接。所述主控单元40按预定的方式控制所述多路模拟开关20分时切换，使得某一时间段内只有一个USB端口与所述USB Type-C/PD控制器30连接，从而实现所述至少两个USB端口的分时复用，使得所述USB Type-C/PD控制器30与所述至少两个USB端口分时通信，从而所述USBType-C/PD控制器30可通过所述至少两个USB端口与所述外部设备2分时通信。
所述主控单元40还与一电源模块3连接。所述主控单元40还根据各外部设备2的电力请求信号控制所述电源模块3经过连接有外部设备的USB端口向所述外部设备2充电。
请同时参考图2，为本发明一实施例的USB Type-C/PD连接器1的电路方框图。在本实施例中，所述一组USB端口10包括四个USB端口，分别为USB端口1、USB端口2、USB端口3及USB端口4。所述四个USB端口1-4并联。在本实施例中，所述四个USB端口1-4的正极相互连接，所述四个USB端口的负极相互连接。所述四个USB端口1-4的正极及负极与所述电源模块3连接。
所述多路模拟开关20与所述USB端口1、所述USB端口2、所述USB端口3及所述USB端口4连接。在本实施例中，所述多路模拟开关20为四选一模拟开关21。具体地，在本实施例中，所述四选一模拟开关21为SGM4782芯片。显然，在其他实施例中，所述四选一模拟开关21还可为其他类型的芯片。
所述USB Type-C/PD控制器30包括D+端及D-端。所述D+端及所述D-端为所述USBType-C/PD控制器30的数据通信端口。所述USB Type-C/PD控制器30的D+端及D-端通过所述四选一模拟开关21与各USB端口连接。所述USB Type-C/PD控制器30还包括CC端。所述USBType-C/PD控制器30的CC端为所述USB Type-C/PD控制器30的配置通道。所述USB Type-C/PD控制器30的CC端与所述四选一模拟开关21连接。所述USB Type-C/PD控制器30通过所述CC端侦测与所述USB Type-C/PD控制器30连接的USB端口是否与外部设备2连接。在本实施例中，所述USB Type-C/PD控制器30还通过所述CC端确定与所述USB Type-C/PD控制器连接的USB端口所连接的外部设备2的电力请求信号，并将所述外部设备2的电力请求信号传送至所述主控单元40。例如，当USB Type-C/PD控制器依序与所述USB端口1、所述USB端口2、所述USB端口3及所述USB端口4连接后，接收到与所述USB端口1-4连接的四个外部设备2的电力请求信号分别为5伏特、5伏特、55伏特及6伏特，则所述USB Type-C/PD控制器30依序将所述四个外部设备2的电力需求5伏特、5伏特、5伏特及6伏特传送至所述主控单元40。
在本实施例中，所述主控单元40包括MCU单元41。所述MCU单元41与所述USB Type-C/PD控制器30、所述四选一模拟开关21及所述电源模块3连接。所述MCU单元41控制所述四选一模拟开关21分时切换，使得某一时间段内只有一个USB端口与所述USB Type-C/PD控制器30的D+端、D-端及CC端连接。从而所述USB Type-C/PD控制器30通过D+端及D-端与所述外部设备2分时通信。同时，所述MCU单元41接收所述USB Type-C/PD控制器30传送的各外部设备2的电力请求信号，根据预先设置的规则确定配置电力，并控制所述电源模块3根据所述配置电力对各外部设备2充电。在本实施例中，所述预先设置的规则为：当有多个相同的电力请求信号相同时，以相同的电力请求信号为配置电力。例如，当所述USB Type-C/PD控制器30所传送的电力请求信号为5伏特、5伏特、5伏特及6伏特时，所述MCU单元41控制所述电源模块3提供5伏特的配置电力给所述四个外部设备2。在其他实施例中，所述预先设置的规则为：以大小为多个电力请求信号中的中间大小的电力请求信号为配置电力。例如，当所述USB Type-C/PD控制器30所传送的电力请求信号为5伏特、6伏特、8伏特时，所述MCU单元41控制所述电源模块3提供6伏特的配置电力给所述三个外部设备2。显然，所述预先设置的规则还可为其他规则，在此不进行详举。
请参考图3，为本发明一实施例的MCU单元41的控制流程图。在本实施例中，根据不同的需求，图3所示的流程图中的步骤的执行顺序可以改变，某些步骤可以省略。
在步骤S301中，所述MCU单元41切换所述四选一模拟开关21至USB端口1，使得所述USB端口1与USB Type-C/PD控制器30的D+端、D-端及CC端连接。
在步骤S302中，所述MCU单元41接收与所述USB端口1连接的外部设备2的电力请求信号。
在步骤S303中，所述MCU单元41控制所述四选一模拟开关21导通USB端口1与所述USB Type-C/PD控制器30的连接一预定时间。
在步骤S304中，所述MCU单元41切换所述四选一模拟开关21至USB端口2，使得所述USB端口2与USB Type-C/PD控制器30的D+端、D-端及CC端连接。
在步骤S305中，所述MCU单元41接收与所述USB端口2连接的外部设备2的电力请求信号。
在步骤S306中，所述MCU单元41控制所述四选一模拟开关21导通USB端口2与所述USB Type-C/PD控制器30的连接一预定时间。
在步骤S307中，所述MCU单元41切换所述四选一模拟开关21至USB端口3，使得所述USB端口3与USB Type-C/PD控制器30的D+端、D-端及CC端连接。
在步骤S308中，所述MCU单元41接收与所述USB端口3连接的外部设备2的电力请求信号。
在步骤S309中，所述MCU单元41控制所述四选一模拟开关21导通USB端口3与所述USB Type-C/PD控制器30的连接一预定时间。
在步骤S310中，所述MCU单元41切换所述四选一模拟开关21至USB端口4，使得所述USB端口4与USB Type-C/PD控制器30的D+端、D-端及CC端连接。
在步骤S311中，所述MCU单元41接收与所述USB端口4连接的外部设备2的电力请求信号。
在步骤S312中，所述MCU单元41控制所述四选一模拟开关21导通USB端口4与所述USB Type-C/PD控制器30的连接一预定时间。
在步骤S313中，所述MCU单元41根据各外部设备2的电力请求信号确定配置电力，并根据所述配置电力控制所述电源模块3对与所述USB端口1-4连接的外部设备2充电。
其中，在执行完步骤S313后，执行步骤S301。
从而，所述MCU单元41按照预定的方式控制所述多路模拟开关20分时切换，使得某一时间段内只有一个USB端口与所述USB Type-C/PD控制器30的D+端、D-端及CC端连接。在本实施例中，所述预定的方式为循环依序导通USB端口1、USB端口2、USB端口3及USB端口4与所述USB Type-C/PD控制器30的D+端、D-端及CC端的连接。在其他实施例中，所述预定的方式可为循环依序导通USB端口2、USB端口3、USB端口4及USB端口1与所述USB Type-C/PD控制器30的D+端、D-端及CC端的连接。
显然，如果某个USB端口没有连接外部设备2，则MCU单元41接收所述某个USB端口所对应的外部设备2的电力请求信号的步骤可以省略。如当USB端口2没有连接外部设备2时，则步骤S305可以省略。
其中，当所述MCU单元41切换所述多路模拟开关20至USB端口n，所述USB Type-C/PD控制器30侦测到所述USB端口n与外部设备2连接时，所述MCU单元41控制所述四选一模拟开关21导通USB端口n与所述USB Type-C/PD控制器30的连接一第一预定时间，从而所述USBType-C/PD控制器30在所述第一预定时间内与同所述USB端口1连接的外部设备2通信。而当所述MCU单元41切换所述多路模拟开关20至USB端口n，当所述USB Type-C/PD控制器30侦测到所述USB端口n不与外部设备2连接时，所述MCU单元41控制所述四选一模拟开关21导通USB端口n与所述USB Type-C/PD控制器30的连接一第二预定时间。在本实施例中，所述第二预定时间等于所述第一预定时间。在其他实施例中，所述第二预定时间小于所述第一预定时间，从而所述USB Type-C/PD控制器30有较多的时间是与所述外部设备2通信。其中，所述USB端口n可为USB端口1、USB端口2、USB端口3或USB端口4。
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 (9)

1.一种USB Type-C/PD连接器，包括：
至少两个USB端口；
一多路模拟开关，所述多路模拟开关与每一USB端口连接；
一USB Type-C/PD控制器，所述USB Type-C/PD控制器与所述多路模拟开关连接；及
一主控单元，所述主控单元与所述USB Type-C/PD控制器及所述多路模拟开关连接；
其中，所述主控单元按预定的方式控制所述多路模拟开关分时切换，使得某一时间段内只有一个USB端口与所述USB Type-C/PD控制器连接，使所述USB Type-C/PD控制器通过所述USB Type-C/PD控制器的CC端分时侦测与所述USB Type-C/PD控制器通过所述多路模拟开关连接的所述至少两个USB端口是否与外部设备连接，并使得所述USB Type-C/PD控制器与所述USB Type-C/PD控制器通过所述多路模拟开关连接的所述至少两个USB端口分时通信；
所述USB Type-C/PD控制器还依序从每一USB端口接收电力请求信号，并将所述电力请求信号依序传送至所述主控单元，所述主控单元根据所述电力请求信号控制一电源模块同时提供电力给所述至少两个USB端口。
2.如权利要求1所述的USB Type-C/PD连接器，其特征在于：
所述USB Type-C/PD控制器包括D+端及D-端，所述D+端及所述D-端为所述USB Type-C/PD控制器的数据通信端口，所述USB Type-C/PD控制器的D+端及D-端通过所述多路模拟开关与所述至少两个USB端口连接。
3.如权利要求1所述的USB Type-C/PD连接器，其特征在于：
所述至少两个USB端口的正极相互连接，所述至少两个USB端口的负极相互连接。
4.如权利要求1所述的USB Type-C/PD连接器，其特征在于：
所述电力请求信号为电压请求信号或电流请求信号。
5.如权利要求1所述的USB Type-C/PD连接器，其特征在于：
所述USB Type-C/PD控制器通过所述CC端依序从每个USB端口接收电力请求信号。
6.如权利要求1所述的USB Type-C/PD连接器，其特征在于：
所述主控单元包括MCU单元。
7.如权利要求6所述的USB Type-C/PD连接器，其特征在于：
所述MCU单元接收所述USB Type-C/PD控制器传送的电力请求信号，根据预先设置的规则确定配置电力，并控制所述电源模块根据确定的所述配置电力提供电力给所述至少两个USB端口。
8.如权利要求7所述的USB Type-C/PD连接器，其特征在于：
所述预先设置的规则为：当所述电力请求信号中有至少两个电力请求信号相同时，以相同的电力请求信号为配置电力。
9.如权利要求1所述的USB Type-C/PD连接器，其特征在于：
所述USB Type-C/PD控制器的CC端为所述USB Type-C/PD控制器的配置通道。
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