CN109298985A

CN109298985A - 一种连接检测电路

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Publication number: CN109298985A
Application number: CN201811295051.6A
Authority: CN
Inventors: 何永强; 程剑涛; 杜黎明; 罗旭程; 张艳萍
Original assignee: Shanghai Awinic Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Awinic Technology Co Ltd
Priority date: 2018-11-01
Filing date: 2018-11-01
Publication date: 2019-02-01

Abstract

本发明公开了一种连接检测电路，包括控制单元，与控制单元相连的检测单元，与检测单元相连的处理单元。能够根据接收到的控制信号生成检测信号，并根据检测信号检测连接端口是否有设备连接，并在确定接端口有设备连接时，向电压检测单元发送启动信号。本发明采用低功耗的连接检测电路对连接端口是否连接设备进行预判断，只有在连接检测电路确定连接端口有设备连接时，才启动电压检测单元，从而解决了电压检测单元持续检测连接端口电压导致移动终端在未连接状态下功耗过大的问题，降低了移动终端在未连接状态下的功耗，同时提高了移动终端的续航能力和用户的使用体验。

Description

一种连接检测电路

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体为一种连接检测电路。

背景技术

通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，国内众多厂商已经大规模在自己生产的手机设备上使用基于Type-C接口的USB数据线。其中，连接检测是应用Type-C接口进行是设备连接必不可少的环节。

现有的连接检测方法主要分为两种，一种是通过包含模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)的电压检测单元不间断的采集Type-C连接端口中CC1线和CC2线的电压来判断是否与其他设备连接，这样持续检测连接端口的电压会造成较大的功耗。另一种是通过包含多个比较器的电压检测单元来确认CC1线和CC2线的电压范围来判断连接端口是否与其他设备连接，由于这个过程需要调整参考电压和连接协议要求的精度范围内的电流和电阻，因此同样会造成较大的功耗。由于手机等移动终端处于连接状态的时间较少，在未连接状态下如此大的功耗会降低移动终端的续航能力，同时降低了用户体验。

发明内容

本发明提供了一种连接检测电路，可以解决现有技术中由于电压检测单元持续检测连接端口电压导致移动终端在未连接状态下功耗过大的问题。

为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种连接检测电路，包括：

控制单元，用于接收控制信号，并根据所述控制信号生成相应的检测信号发送到检测单元；所述控制信号用于决定连接检测电路与设备连接时的模式；

与所述控制单元相连的所述检测单元，用于根据所述检测信号检测连接端口是否有设备连接，生成检测结果，将所述检测结果发送到处理单元；

与所述检测单元相连的所述处理单元，用于根据所述检测结果判断连接端口是否有设备连接，若是，则向电压检测单元发送启动信号，所述启动信号用于启动所述电压检测单元。

可选的，所述控制单元，用于在所述控制信号为下行端口控制信号时，生成第一检测信号发送到所述检测单元；在所述控制信号为上行端口控制信号时，生成第二检测信号发送到所述检测单元。

可选的，所述连接检测电路，还包括：

振荡单元，用于在所述控制信号为双角色端口控制信号时，生成时钟信号；

其中，所述控制单元根据所述时钟信号轮流生成所述第一检测信号和所述第二检测信号发送到所述检测单元。

可选的，所述控制单元，包括：

输入端分别与第一与门和第二与门的输出端相连的第一或门；

输入端与所述第一或门的输出端相连，输出端与第三与门的第一输入端相连的振荡单元；

第二输入端与所述第一或门的输出端相连，输出端与第二或门的第二输入端相连的所述第三与门；

第一输入端与第四与门的输出端相连，输出端与第五与门的第二输入端相连的所述第二或门；

第一输入端与第一与非门的输出端相连，输出端与所述检测单元相连的所述第五与门。

可选的，所述检测单元，包括：

第一检测单元，用于根据所述检测信号检测连接端口的CC1引脚是否有设备连接；

第二检测单元，用于根据所述检测信号检测连接端口的CC2引脚是否有设备连接。

可选的，所述第一检测单元，包括：

第一电源，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻，第五电阻，CC1引脚连接端，第一开关，第二开关，第三开关，第四开关，第五开关，第六开关，第一反相器，第一比较器和第一输出端，其中：

所述第一电阻的第一端与所述第一电源相连，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端相连；

所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端相连，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端相连；

所述第三电阻的第一端与所述第二电阻的第二端相连，所述第三电阻的第二端接地；

所述第一开关的第一端与所述第一电阻的第一端相连，所述第一开关的第二端与所述第四电阻的第一端相连；

所述第二开关的第一端与所述第四电阻的第一端相连，所述第二开关的第二端与所述第三电阻的第二端相连；

所述第五电阻的第一端与所述第四电阻的第二端相连，所述第五电阻的第二端与所述CC1引脚连接端相连；

所述第三开关的第一端与所述第一电阻的第二端相连，所述第三开关的第二端与所述第一比较器的正输入端相连；

所述第四开关的第一端与所述第二电阻的第二端相连，所述第四开关的第二端与所述第一比较器的正输入端相连；

所述第一比较器的负输入端与所述第四电阻的第二端相连；

所述第五开关的第一端与所述第一比较器的输出端相连，所述第五开关的第二端与所述第一输出端相连；

所述第一反相器的输入端与所述第一比较器的输出端相连，所述第一反相器的输出端与所述第六开关的第一端相连；

所述第六开关的第二端与所述第一输出端相连。

可选的，所述第二检测单元，包括：

第二电源，第六电阻，第七电阻，第八电阻，第九电阻，第十电阻，CC2引脚连接端，第七开关，第八开关，第九开关，第十开关，第十一开关，第十二开关，第二反相器，第二比较器和第二输出端，其中：

所述第六电阻的第一端与所述第二电源相连，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第一端相连；

所述第七电阻的第一端与所述第六电阻的第二端相连，所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端相连；

所述第九电阻的第一端与所述第八电阻的第二端相连，所述第九电阻的第二端接地；

所述第七开关的第一端与所述第六电阻的第一端相连，所述第七开关的第二端与所述第九电阻的第一端相连；

所述第八开关的第一端与所述第九电阻的第一端相连，所述第八开关的第二端与所述第八电阻的第二端相连；

所述第十电阻的第一端与所述第九电阻的第二端相连，所述第十电阻的第二端与所述CC2引脚连接端相连；

所述第九开关的第一端与所述第六电阻的第二端相连，所述第九开关的第二端与所述第二比较器的正输入端相连；

所述第十开关的第一端与所述第七电阻的第二端相连，所述第十开关的第二端与所述第二比较器的正输入端相连；

所述第二比较器的负输入端与所述第九电阻的第二端相连；

所述第十一开关的第一端与所述第二比较器的输出端相连，所述第十一开关的第二端与所述第二输出端相连；

所述第二反相器的输入端与所述第二比较器的输出端相连，所述第二反相器的输出端与所述第十二开关的第一端相连；

所述第十二开关的第二端与所述第二输出端相连。

可选的，所述处理单元为或门，其中，所述或门的两个输入端分别与所述第一检测单元和所述第二检测单元的输出端相连。

可选的，所述处理单元，还包括：

滤波单元，用于对所述启动信号进行滤波。

可选的，所述滤波单元，包括：

第一端与所述或门的输出端相连的第十一电阻；

一端与所述第十一电阻的第二端相连，另一端接地的电容。

经由上述技术方案可知，本发明公开了一种连接检测电路，能够根据接收到的控制信号生成检测信号，并根据所述检测信号检测连接端口是否有设备连接，并在确定接端口有设备连接时，向电压检测单元发送启动信号。本发明采用低功耗的连接检测电路对连接端口是否连接设备进行预判断，只有在连接检测电路确定连接端口有设备连接时，才启动电压检测单元，从而解决了电压检测单元持续检测连接端口电压导致移动终端在未连接状态下功耗过大的问题，降低了移动终端在未连接状态下的功耗，同时提高了移动终端的续航能力和用户的使用体验。

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为本发明实施例公开的一种连接检测电路的电路图；

图2为控制单元的电路图；

图3为第一检测单元的电路图；

图4为当终端作为DFP设备与传统UFP设备相连时的电路图；

图5为当终端作为UFP设备与传统DFP设备相连时的电路图；

图6为终端作为DFP设备与终端作为UFP设备相连时的电路图；

图7为加入滤波单元后的处理单元的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例公开了一种连接检测电路，包括：

控制单元101，用于接收控制信号，并根据所述控制信号生成相应的检测信号发送到检测单元102；所述控制信号用于决定连接检测电路与设备连接时的模式。

需要说明的是，控制信号由连接检测电路所在的终端的控制中心发出，控制中心根据终端与其他设备连接进行数据传输时的角色，向控制单元101发送相应的控制信号，一般终端接收数据时，与其他设备连接的端口为下行端口(Downstream Facing Port，DFP)，此时终端的控制中心向连接检测电路发送相应的控制信号，使连接检测电路处于检测作为下行端口的连接端口是否有设备连接的模式，同理，终端在发送数据时，与其他设备连接的端口为上行端口(Upstream Facing Port，UFP)，此时终端的控制中心向连接检测电路发送相应的控制信号，使连接检测电路处于检测作为上行端口的连接端口是否有设备连接的模式。

可选的，如图2所示，为控制单元101的电路图，所述控制单元101，包括：

第一输入端与第一与非门的输出端相连，输出端与所述检测单元102相连的所述第五与门。

可选的，所述控制单元101，用于在所述控制信号为下行端口控制信号时，生成第一检测信号发送到所述检测单元102；在所述控制信号为上行端口控制信号时，生成第二检测信号发送到所述检测单元102。

可选的，所述连接检测电路，还包括：

振荡单元，用于在所述控制信号为双角色端口控制信号时，生成时钟信号。

具体的，控制单元同时接收两个信号S0和S1作为控制信号，如表1所示，为检测模式与控制信号关系表，两个信号的值不同代表着不同模式的控制信号，其中DRP为动态重构端口(Dynamic Reconfiguration Port)，也称双角色端口，可以根据控制信号的不同在DFP模式和UFP模式之间切换。

表1

由图2可知，当S0＝0，S1＝0时，连接检测电路为UFP模式，最终检测信号的值为0，当S0＝0，S1＝1时，连接检测电路为DFP模式，最终检测信号的值为1，当S0＝1，S1＝0时或当S0＝1，S1＝1时，连接检测电路为DRP模式，最终检测信号的值会根据时钟信号在0和1之间轮流切换。

与所述控制单元101相连的所述检测单元102，用于根据所述检测信号检测连接端口是否有设备连接，生成检测结果，将所述检测结果发送到处理单元103。

可选的，所述检测单元102，包括：

第一检测单元，用于根据所述检测信号检测连接端口的CC1引脚是否有设备连接。

可选的，如图3所示，为第一检测单元的电路图，所述第一检测单元，包括：

第一电源VDD，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，CC1引脚连接端，第一开关SW1，第二开关SWB1，第三开关SW2，第四开关SWB2，第五开关SW3，第六开关SWB3，第一反相器INV1，第一比较器CMP1和第一输出端DET1，其中：

所述第一电阻R1的第一端与所述第一电源VDD相连，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端相连；

所述第二电阻R2的第一端与所述第一电阻R1的第二端相连，所述第二电阻R2的第二端与所述第三电阻R3的第一端相连；

所述第三电阻R3的第一端与所述第二电阻R2的第二端相连，所述第三电阻R3的第二端接地；

所述第一开关SW1的第一端与所述第一电阻R1的第一端相连，所述第一开关SW1的第二端与所述第四电阻R4的第一端相连；

所述第二开关SWB1的第一端与所述第四电阻R4的第一端相连，所述第二开关SWB1的第二端与所述第三电阻R3的第二端相连；

所述第五电阻R5的第一端与所述第四电阻R4的第二端相连，所述第五电阻R5的第二端与所述CC1引脚连接端相连；

所述第三开关SW2的第一端与所述第一电阻R1的第二端相连，所述第三开关SW2的第二端与所述第一比较器CMP1的正输入端相连；

所述第四开关SWB2的第一端与所述第二电阻R2的第二端相连，所述第四开关SWB2的第二端与所述第一比较器CMP1的正输入端相连；

所述第一比较器CMP1的负输入端与所述第四电阻R4的第二端相连；

所述第五开关SW3的第一端与所述第一比较器CMP1的输出端相连，所述第五开关SW3的第二端与所述第一输出端DET1相连；

所述第一反相器INV1的输入端与所述第一比较器CMP1的输出端相连，所述第一反相器INV1的输出端与所述第六开关SWB3的第一端相连；

所述第六开关SWB3的第二端与所述第一输出端DET1相连。

其中，SW开关在检测信号为1的时候闭合，为0的时候断开，SWB开关在检测信号为0的时候闭合，为1的时候断开，第一输出端DET1输出的检测结果为1的时候表示有设备连接，为0的时候表示无设备连接。

具体的，当终端作为DFP设备与其他设备相连时，连接检测电路为DFP模式，检测单元102收到的检测信号为1，相应的，对方为UFP设备。

连接端口与设备连接后，图3中的所有SW开关闭合，所有SWB开关断开，对方UFP设备会下拉一个电阻，该电阻与CC1引脚连接端相连，通过设定各电阻的电阻值，使此时VSW点的电压比VH点的电压低，则此时第一输出端DET1输出的结果信号为1。

当终端作为UFP设备与其他设备相连时，连接检测电路为UFP模式，检测单元102收到的检测信号为0，相应的，对方为DFP设备。

连接端口与设备连接后，图3中的所有SW开关断开，所有SWB开关闭合，对方DFP设备会通过一个输出电流上拉CC1引脚连接端的电平，输出电流一般为80uA、180uA或者330uA，通过设定各电阻的阻值，使此时VSW点的电压比VL点的电压高，则此时第一输出端DET1输出的结果信号为1。

当终端作为DRP设备与其他设备相连时，连接检测电路会轮流切换成DFP模式和UFP模式进行检测，具体检测方式与上述当终端作为DFP设备与其他设备相连时，和当终端作为DFP设备与其他设备相连时的检测方式相同，这里不再赘述。

由上述内容可知，为保证设备连接后第一输出端DET1输出的结果为1，需要对检测单元102中的电阻进行设定，针对不同情况，对电阻的设定要求也不同，具体的设定方式如下：

如图4所示，为当终端作为DFP设备与传统UFP设备相连时的电路图，传统UFP设备一般采用一个5.1K的电阻作为下拉电阻与CC1引脚连接端相连，要求第一输出端DET1输出的结果信号为1，即VSW点的电压比VH点的电压低，则电阻需要满足以下条件：

整理后得到表达式1：

如图5所示，为当终端作为UFP设备与传统DFP设备相连时的电路图，传统DFP设备一般采用一个输出电流上拉CC1引脚连接端的电平，检测单元102的电路需要满足最小电流和R4相乘后的大于R3和R2相连处的电压，这会让R4和R5阻值较大，这样R5就会直接被上拉到对方DFP设备的电源上，图中，对方DFP设备的电源电压为VDD1。那么要求第一输出端DET1输出的结果信号为1，即VSW点的电压比VL点的电压高，即电阻需要满足以下条件：

那么以上电阻的取值就和VDD1以及VDD有关，按照Type-C协议中的规定，VDD1会大于1.7V，但是一般会小于5.5V。为了计算极限，取VDD1为1.7V，取VDD为5.5V。则最终得到表达式2：

综上，只要检测单元102中各电阻阻值同时满足表达式1和表达式2中的条件即可保证在连接端口有设备连接时，检测单元102输出的检测结果为1。

在本发明的另一实施例中，检测单元102中的电阻取值分别为R1＝R，R2＝14R，R3＝R，R4＝7R，R5＝R，其中R＝500KΩ。

通过验证可知，以上取值满足表达式1和表达式2的条件，可以使检测单元102具有本发明所需检测功能。

需要说明的是，上述电阻取值只是为了方便理解，本发明不限定具体的电阻取值，可以根据需要自行设定。

此外，如图6所示，为终端作为DFP设备与终端作为UFP设备相连时的电路图。

由图6中可知，A点电压为

B点电压为：

按照上述的电阻配置R1＝R，R2＝14R，R3＝R，R4＝7R，R5＝R。

则A点电压为

DFP侧VH点电压为：

则可知A点电压比DFP侧VH点电压低，即DFP设备可以检测到UFP设备连接。

B点电压为：

UFP侧VL点电压为：

则可知B点电压比UFP侧VL点电压高，即UFP设备可以检测到DFP设备连接。

可选的，所述第二检测单元，包括：

所述第二比较器的负输入端与所述第九电阻的第二端相连；

所述第十二开关的第二端与所述第二输出端相连。

需要说明的第一检测单元与第二检测单元的电路结构相同、功能相同，关于第二检测单元的具体工作描述请参见第一检测单元相关的部分。

与所述检测单元102相连的所述处理单元103，用于根据所述检测结果判断连接端口是否有设备连接，若是，则向电压检测单元发送启动信号，所述启动信号用于启动所述电压检测单元。

需要说明的是，所述电压检测单元可以采用与背景技术中电压检测单元相同的技术手段进行连接检测，但在本发明中电压检测单元平时处于关闭状态，只有在接收到启动信号时，才开始检测连接端口CC1和CC2线的电压。

可选的，所述处理单元103为或门，其中，所述或门的两个输入端分别与所述第一检测单元和所述第二检测单元的输出端相连。

需要说明的是，由于处理单元103为或门，只要第一检测单元和第二检测单元中有一个检测出连接端口有设备连接，即输出的检测结果为1，则即可判定连接端口有设备连接，向电压检测单元发送启动信号。

可选的，所述处理单元103，还包括：

滤波单元，用于对所述启动信号进行滤波。

需要说明的是，对启动信号进行滤波可以过滤掉启动信号中的毛刺信号，避免对电压检测单元造成误启动。

可选的，所述滤波单元，包括：

第一端与所述或门的输出端相连的第十一电阻R11。

一端与所述第十一电阻R11的第二端相连，另一端接地的电容C。

如图7所示，为加入滤波单元后的处理单元103的电路图。

本实施例公开的连接检测电路，能够根据接收到的控制信号生成检测信号，并根据所述检测信号检测连接端口是否有设备连接，并在确定接端口有设备连接时，向电压检测单元发送启动信号。本发明采用低功耗的连接检测电路对连接端口是否连接设备进行预判断，只有在连接检测电路确定连接端口有设备连接时，才启动电压检测单元，从而解决了电压检测单元持续检测连接端口电压导致移动终端在未连接状态下功耗过大的问题，降低了移动终端在未连接状态下的功耗，同时提高了移动终端的续航能力和用户的使用体验。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种连接检测电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的连接检测电路，其特征在于，所述控制单元，用于在所述控制信号为下行端口控制信号时，生成第一检测信号发送到所述检测单元；在所述控制信号为上行端口控制信号时，生成第二检测信号发送到所述检测单元。

3.根据权利要求2所述的连接检测电路，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的连接检测电路，其特征在于，所述控制单元，包括：

5.根据权利要求1所述的连接检测电路，其特征在于，所述检测单元，包括：

6.根据权利要求5所述的连接检测电路，其特征在于，所述第一检测单元，包括：

所述第一比较器的负输入端与所述第四电阻的第二端相连；

所述第六开关的第二端与所述第一输出端相连。

7.根据权利要求5所述的连接检测电路，其特征在于，所述第二检测单元，包括：

所述第二比较器的负输入端与所述第九电阻的第二端相连；

所述第十二开关的第二端与所述第二输出端相连。

8.根据权利要求5所述的连接检测电路，其特征在于，所述处理单元为或门，其中，所述或门的两个输入端分别与所述第一检测单元和所述第二检测单元的输出端相连。

9.根据权利要求8所述的连接检测电路，其特征在于，所述处理单元，还包括：

滤波单元，用于对所述启动信号进行滤波。

10.根据权利要求9所述的连接检测电路，其特征在于，所述滤波单元，包括：

第一端与所述或门的输出端相连的第十一电阻；

一端与所述第十一电阻的第二端相连，另一端接地的电容。