CN108199192B - 一种支持正反插的usb接口 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种支持正反插的USB接口，包括基座、外壳和成排分布的三个第一引脚；每个所述第一引脚的一端均嵌插在所述基座内且从所述基座的表面露出，用于与匹配的USB插头连接，每个所述第一引脚的另一端与正反插控制电路连接；所述外壳包裹所述基座的侧面，所述外壳上设置有两个第二引脚，每个所述第二引脚均与所述正反插控制电路连接；所述外壳为导电材料。本发明实施例提供的技术方案，可以解决USB接口占用空间过大的问题，大大地方便了用户的使用，有效提高了用户体验。

Description

一种支持正反插的USB接口
技术领域
本发明实施例涉及USB接口技术领域，尤其涉及一种支持正反插的USB接口。
背景技术
传统的USB接口占用空间大，影响生产过程中产品的尺寸，无法满足客户的产品需求。
发明内容
本发明提供一种支持正反插的USB接口，以解决USB接口占用空间过大的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种支持正反插的USB接口，包括基座、外壳和成排分布的三个第一引脚；
每个所述第一引脚的一端均嵌插在所述基座内且从所述基座的表面露出，用于与匹配的USB插头连接，每个所述第一引脚的另一端与正反插控制电路连接；
所述外壳包裹所述基座的侧面，所述外壳上设置有两个第二引脚，每个所述第二引脚均与所述正反插控制电路连接；所述外壳为导电材料。
进一步地，所述基座包括基座平台及设置在所述基座平台上的基座主体，所述基座平台上对称设置有两个通孔。
进一步地，所述外壳包括外壳平台及设置在所述外壳平台一对立面上的外壳主体；
所述外壳主体包裹所述基座主体的侧面；
所述两个第二引脚对称设置在所述外壳平台另一对立面上，每个所述第二引脚穿过所述基座平台上对应位置的通孔，与所述正反插控制电路连接。
进一步地，所述三个第一引脚包括：第一电源引脚VCC、第一数字信号引脚D+和第二数字信号引脚D-；
所述第二引脚为第二电源引脚GND。
进一步地，所述正反插控制电路包括：
端口模块，连接于所述三个第一引脚及两个第二引脚；
充电模块，连接于所述端口模块，用于在终端设备通过所述支持正反插的USB接口连接所述匹配的USB插头时，判断所述支持正反插的USB接口是正插还是反插，以及实现对所述终端设备的充电；
通信模块，连接于所述端口模块，用于在终端设备通过所述支持正反插的USB插口连接所述匹配的USB插头时，根据所述充电模块的判断结果，实现所述终端设备与外部USB设备的通信。
进一步地，所述端口模块包括与所述三个第一引脚及两个第二引脚对应的五个接触弹片。
进一步地，所述充电模块包括正反插判断电路和DCDC升压IC电路；
所述正反插判断电路，连接于所述端口模块，用于在终端设备通过所述支持正反插的USB接口连接所述匹配的USB插头时，判断所述支持正反插的USB接口是正插还是反插；
所述DCDC升压IC电路，连接于所述正反插判断电路，用于将输入电压升压到所述终端设备的正常工作电压，以实现对所述终端设备的充电。
进一步地，所述正反插判断电路包括：
并联的防反向肖特基二极管，所述防反向肖特基二极管一端连接于所述端口模块，另一端连接于所述DCDC升压IC电路的输入端；
并联的分压电阻，所述分压电阻一端连接于模数转换器，另一端与所述防反向肖特基二极管并联。
进一步地，所述通信模块包括电子开关芯片；
所述电子开关芯片，连接于所述端口模块，用于在终端设备通过所述支持正反插的USB接口连接所述匹配的USB插头时，根据所述充电模块的判断结果，切换I/O端口，实现所述终端设备与所述外部USB设备的通信。
进一步地，所述电子开关芯片包括两组可独立完成标准USB信号传输功能的I/O端口。
本发明实施例提供的一种支持正反插的USB接口，先通过将USB接口的电源引脚GND设置在外壳上，可以使USB接口的结构变小，解决USB接口占用空间大的问题，再通过正反插控制电路对USB接口的引脚的输入信号进行检测，且切换I/O端口，可以实现USB接口在正反插的情况下都能正常地进行数据通信和充电的工作，大大地方便了用户的使用，有效提高了用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的支持正反插的USB接口的立体结构分解示意图；
图2是本发明实施例一提供的支持正反插的USB接口的立体结构装配示意图；
图3是本发明实施例一提供的支持正反插的USB接口的立体结构剖视示意图；
图4是本发明实施例一提供的支持正反插的USB接口的正反插控制电路的电路原理图；
图5是本发明实施例一提供的端口模块的电路原理图；
图6是本发明实施例一提供的正反插判断电路的电路原理图；
图7是本发明实施例一提供的DCDC升压IC电路的电路原理图；
图8是本发明实施例一提供的通信模块的电路原理图。
附图标记：
基座10，基座平台11，基座主体12；
外壳20，外壳主体21，第二引脚22，外壳平台23；
第一引脚30；
端口模块40，充电模块50，通信模块60；
接触弹片41，防静电二极管42，分压电阻43，防反向肖特基二极管511，分压电阻512，DCDC升压芯片521，电子开关芯片61。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
如图1-3所示，本发明实施例提供一种支持正反插的USB接口，通过将通过将USB接口的电源引脚GND设置在外壳上，以及通过正反插控制电路检测引脚的输入信号，及时切换通信用的I/O端口，解决了传统的USB接口不仅占用的空间大，而且只能正向插入，无法实现正反插都能连接的问题。
所述支持正反插的USB接口，包括基座10、外壳20和成排分布的三个第一引脚30；
每个所述第一引脚30的一端均嵌插在所述基座10内且从所述基座10的表面露出，用于与匹配的USB插头连接，每个所述第一引脚30的另一端与正反插控制电路连接；
所述外壳20包裹所述基座10的侧面，所述外壳20上设置有两个第二引脚22，每个所述第二引脚22均与所述正反插控制电路连接；所述外壳20为导电材料。
优选的，所述基座10包括基座平台11及设置在所述基座平台11上的基座主体12，所述基座平台11上对称设置有两个通孔；
在本发明实施例中，具体的，每个所述第一引脚30的一端均嵌插在所述基座10内，且从所述基座主体12的表面露出，用于与所述匹配的USB插头连接，每个所述第一引脚30的另一端均突出于所述基座平台11，用于与所述正反插控制电路连接。
优选的，所述外壳20包括外壳平台23及设置在所述外壳平台23一对立面上的外壳主体21；
所述外壳主体21包裹所述基座主体12的侧面，用于与匹配的USB插头连接；
所述两个第二引脚22对称设置在所述外壳平台23另一对立面上，每个所述第二引脚22穿过所述基座平台11上对应位置的通孔，且突出于所述基座平台11，与所述正反插控制电路连接。
示例性的，所述第一引脚30与所述第二引脚22在同一平面上。
在本发明实施例中，两个第二引脚22、外壳主体21及外壳平台23之间是一体成型，均为可导电材料。此外，为了增强外壳20与匹配的USB插头之间连接的稳固性，示例性的，可在外壳的外壁板上对称设置一与匹配的USB插头的内壁沿相抵的定位凸起。
优选的，所述支持正反插的USB接口中，所述三个第一引脚31包括：第一电源引脚VCC、第一数字信号引脚D+和第二数字信号引脚D-；所述第二引脚为第二电源引脚GND。
需要说明的是，三个第一引脚31的配置顺序不受限制，可根据实际情况而定，示例性的，将第二数字信号引脚D-置于中间，而将第一电源引脚VCC和第一数字信号引脚D+分别置于两端。
优选的，所述支持正反插的USB接口中，所述正反插控制电路用于进行正反插的检测，以及切换端口使得所述USB接口在反插的情况下能够正常工作。所述正反插控制电路如图4所示，具体包括：
端口模块40，连接于所述三个第一引脚30及两个第二引脚22；
充电模块50，连接于所述端口模块40，用于在终端设备通过所述支持正反插的USB接口连接所述匹配的USB插头时，判断所述支持正反插的USB接口是正插还是反插，以及实现对所述终端设备的充电；
通信模块60，连接于所述端口模块40，用于在终端设备通过所述支持正反插的USB插口连接所述匹配的USB插头时，根据所述充电模块50的判断结果，实现所述终端设备与外部USB设备的通信。
其中，所述端口模块40包括与所述三个第一引脚30及两个第二引脚22对应的五个接触弹片41。
具体的，端口模块40的电路原理图如图5所示，端口模块40中与三个第一引脚30连接的三个接触弹片41均串联有防静电二极管42，所述防静电二极管42并联一个分压电阻43；而端口模块40中与两个第二引脚22连接的两个接触弹片41之间并联接地。
优选的，所述支持正反插的USB接口中，所述充电模块50包括正反插判断电路51和DCDC升压IC电路52；
所述正反插判断电路51，连接于所述端口模块40，用于在终端设备通过所述支持正反插的USB接口连接所述匹配的USB插头时，判断所述支持正反插的USB接口是正插还是反插；
其中，正反插判断电路51的电路原理图如图6所示，所述正反插判断电路51具体包括：
并联的防反向肖特基二极管511，所述防反向肖特基二极管511一端连接于所述端口模块40，另一端连接于所述DCDC升压IC电路52的输入端；
并联的分压电阻512，所述分压电阻512一端连接于模数转换器，另一端与所述防反向肖特基二极管511并联。
需要说明的是，本发明实施例中对于USB接口正反插的判断，所述正反插判断电路51中，除了可以用模数转换器检测分压判断，还可以用其他比较器电路判断，具体的电路设计在现有技术中已多有实现，也不是本方案设计的重点，在此不做深入的阐述。
所述DCDC升压IC电路52，连接于所述正反插判断电路51，用于将输入电压升压到所述终端设备的正常工作电压，以实现对所述终端设备的充电。
需要说明的是，由于电路的前端部分多处采用的二极管具有压降作用，因此在USB接口连接匹配的USB插头时，需要采用升压电路将输入电压升压到正常工作的电压才能对终端设备进行充电操作。
示例性的，DCDC升压IC电路52的电路原理图如图7所示，包括DCDC升压芯片521，具体的电路设计在现有技术中已多有实现，也不是本方案设计的重点，在此不做深入的阐述。
优选的，所述支持正反插的USB接口中，所述通信模块60如图8所示，具体包括电子开关芯片61；
所述电子开关芯片61，连接于所述端口模块40，用于在终端设备通过所述支持正反插的USB接口连接所述匹配的USB插头时，根据所述充电模块50的判断结果，切换I/O端口，实现所述终端设备与所述外部USB设备的通信。
可选的，所述支持正反插的USB接口中，所述电子开关芯片61包括两组可独立完成标准USB信号传输功能的I/O端口。
上述方案中，在终端设备通过所述支持正反插的USB接口连接所述匹配的USB插头时，通过在正反插判断电路51处用模数转换器检测并联的分压电阻512的分压大小，能够判断该并联的分压电阻512所并联的第一引脚30所连接的USB插头的电源线还是信号线。示例性的，若模数转换器检测的分压电压大于0.9V，则说明该第一引脚30连接的是USB插头的电源线,否则是USB插头的信号线。
此外，电子开关芯片61根据正反插判断电路51的判断结果，通过在特定端口输入高低电平的方式，实现对两组I/O端口(1D+/1D-和2D+/2D-)的切换。示例性的，检测到第一引脚30连接的是电源线，电子开关芯片61会切换到2D+/2D-这组端口，否则电子开关芯片61会切换到1D+/1D-这组端口，以保证USB接口正常工作。
本发明实施例提供的一种支持正反插的USB接口，先通过将USB接口的电源引脚GND设置在外壳上，可以使USB接口的结构变小，解决USB接口占用空间大的问题，再通过正反插控制电路对USB接口的引脚的输入信号进行检测，且切换I/O端口，可以实现USB接口在正反插的情况下都能正常地进行数据通信和充电的工作，大大地方便了用户的使用，有效提高了用户体验。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种支持正反插的USB接口，其特征在于，包括基座、外壳和成排分布的三个第一引脚；
每个所述第一引脚的一端均嵌插在所述基座内且从所述基座的表面露出，用于与匹配的USB插头连接，每个所述第一引脚的另一端与正反插控制电路连接；
所述外壳包裹所述基座的侧面，所述外壳上设置有两个第二引脚，每个所述第二引脚均与所述正反插控制电路连接；所述外壳为导电材料；
其中，所述第二引脚为第二电源引脚GND；
所述正反插控制电路包括：
端口模块，连接于所述三个第一引脚及两个第二引脚；
充电模块，连接于所述端口模块，用于在终端设备通过所述支持正反插的USB接口连接所述匹配的USB插头时，判断所述支持正反插的USB接口是正插还是反插，以及实现对所述终端设备的充电；
通信模块，连接于所述端口模块，用于在终端设备通过所述支持正反插的USB插口连接所述匹配的USB插头时，根据所述充电模块的判断结果，实现所述终端设备与外部USB设备的通信。
2.根据权利要求1所述的支持正反插的USB接口，其特征在于，所述基座包括基座平台及设置在所述基座平台上的基座主体，所述基座平台上对称设置有两个通孔。
3.根据权利要求2所述的支持正反插的USB接口，其特征在于，所述外壳包括外壳平台及设置在所述外壳平台一对立面上的外壳主体；
所述外壳主体包裹所述基座主体的侧面；
所述两个第二引脚对称设置在所述外壳平台另一对立面上，每个所述第二引脚穿过所述基座平台上对应位置的通孔，与所述正反插控制电路连接。
4.根据权利要求1所述的支持正反插的USB接口，其特征在于，所述三个第一引脚包括：第一电源引脚VCC、第一数字信号引脚D+和第二数字信号引脚D-。
5.根据权利要求1所述的支持正反插的USB接口，其特征在于，所述端口模块包括与所述三个第一引脚及两个第二引脚对应的五个接触弹片。
6.根据权利要求1所述的支持正反插的USB接口，其特征在于，所述充电模块包括正反插判断电路和DCDC升压IC电路；
所述正反插判断电路，连接于所述端口模块，用于在终端设备通过所述支持正反插的USB接口连接所述匹配的USB插头时，判断所述支持正反插的USB接口是正插还是反插；
所述DCDC升压IC电路，连接于所述正反插判断电路，用于将输入电压升压到所述终端设备的正常工作电压，以实现对所述终端设备的充电。
7.根据权利要求6所述的支持正反插的USB接口，其特征在于，所述正反插判断电路包括：
并联的防反向肖特基二极管，所述防反向肖特基二极管一端连接于所述端口模块，另一端连接于所述DCDC升压IC电路的输入端；
并联的分压电阻，所述分压电阻一端连接于模数转换器，另一端与所述防反向肖特基二极管并联。
8.根据权利要求1所述的支持正反插的USB接口，其特征在于，所述通信模块包括电子开关芯片；
所述电子开关芯片，连接于所述端口模块，用于在终端设备通过所述支持正反插的USB接口连接所述匹配的USB插头时，根据所述充电模块的判断结果，切换I/O端口，实现所述终端设备与所述外部USB设备的通信。
9.根据权利要求8所述的支持正反插的USB接口，其特征在于，所述电子开关芯片包括两组可独立完成标准USB信号传输功能的I/O端口。
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Address before: 518052 Room 201, building A, No. 1, Qian Wan Road, Qianhai Shenzhen Hong Kong cooperation zone, Shenzhen, Guangdong (Shenzhen Qianhai business secretary Co., Ltd.)

Applicant before: SHENZHEN YUANFENG SPORTS TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant before: GUANGDONG YUANFENG ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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Effective date of registration: 20190521

Address after: 518052 Room 201, building A, No. 1, Qian Wan Road, Qianhai Shenzhen Hong Kong cooperation zone, Shenzhen, Guangdong (Shenzhen Qianhai business secretary Co., Ltd.)

Applicant after: GAOCHI SPORTS TECHNOLOGY (SHENZHEN) Co.,Ltd.

Address before: 518052 Room 201, building A, No. 1, Qian Wan Road, Qianhai Shenzhen Hong Kong cooperation zone, Shenzhen, Guangdong (Shenzhen Qianhai business secretary Co., Ltd.)

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Applicant before: GUANGDONG YUANFENG ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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Effective date of registration: 20191211

Address after: 523808 room 130, 234, 318, 5002, building 1, No. 18, Gongye East Road, Songshan Lake Park, Dongguan City, Guangdong Province

Applicant after: Guangdong gaochi Sports Technology Co.,Ltd.

Address before: 518052 Guangdong city of Shenzhen province Qianhai Shenzhen Hong Kong cooperation zone before Bay Road No. 1 building 201 room A (located in Shenzhen Qianhai business secretary Co. Ltd.)

Applicant before: GAOCHI SPORTS TECHNOLOGY (SHENZHEN) Co.,Ltd.

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Address after: 523808 Room 601 and 701, building 2, No.2, Keji jiulu, Songshanhu Park, Dongguan City, Guangdong Province

Patentee after: Guangdong gaochi Sports Technology Co.,Ltd.

Address before: 523808 room 130, room 234, room 318, room 5002, building 1, No. 18, Industrial Road East, Songshanhu Park, Dongguan City, Guangdong Province

Patentee before: Guangdong gaochi Sports Technology Co.,Ltd.

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Denomination of invention: A USB interface that supports forward and reverse insertion

Effective date of registration: 20230519

Granted publication date: 20200522

Pledgee: China Co. truction Bank Corp Dongguan branch

Pledgor: Guangdong gaochi Sports Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980041070

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Address after: Room 601 and 701, building 2, No.2, Keji 9 Road, Songshanhu Park, Dongguan City, Guangdong Province

Patentee after: Guangdong gaochi Sports Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: Room 601 and 701, building 2, No.2, Keji 9 Road, Songshanhu Park, Dongguan City, Guangdong Province

Patentee before: Guangdong gaochi Sports Technology Co.,Ltd.

Country or region before: China