CN109474031A - 一种集成无线充电的usb集线器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车载充电设备技术领域，具体公开了一种集成无线充电的USB集线器，包括电源模块及与其连接的USB集线器芯片、无线充电模块、连接器组和USB接口组，所述USB集线器芯片还连接所述无线充电模块、所述连接器组和USB接口组；所述连接器组用于接入电源到所述电源模块，以及外接上位机；所述电源模块用于利用所述电源为所述USB集线器芯片、无线充电模块供电，以及为所述USB接口组提供USB充电电源，以及为所述无线充电模块提供无线充电电源。本发明提供的一种集成无线充电的USB集线器，USB充电和无线充电两个功能在同一部件中实现，减少两套部件和车身相连的劣势，降低物料成本，减轻车身重量，节省车身的乘坐和储物空间，也使得整车系统整体设计难度降低。

Description

一种集成无线充电的USB集线器
技术领域
本发明涉及车载充电设备技术领域，尤其涉及一种集成无线充电的USB集线器。
背景技术
USB是一种有线连接的高速通信总线，它因通信可靠、连接方便在过去几十年时间里十分流行。USB功能已成为汽车电子产品上面不可或缺的功能，而随着USB便携设备的增多，车上USB接口数量需求也随之增加，并且要求分布在不同的乘客位置，车载USB集线器(HUB)应运而生。
USB集线器很重要的一个功能是给USB设备提供电源或者说给设备充电。而在科技日益发展的今天，无线连接的充电方式开始进入了人们的视野，并随着手机等便携产品的无线充电功能的兴起，不少高端车型上也开始配置了无线充电功能。
目前市面上这两种功能的实现方式是由不同的部品模块实现，布置在接近驾驶座的车身位置(都要求靠近用户，为了使用便利)。但是，首先，这种布置两种部件对应两套连接车身的方式，无疑增加了部件零件、模具、连接线缆等物料成本和重量；其次，两种不同的部件布局在不同的位置，占用了车身宝贵的乘坐和储物空间；最后，这种方式增大了整车系统的设计难度。
发明内容
本发明提供一种集成无线充电的USB集线器，解决的技术问题是，现有通过采用两种不同的部件来实现车辆USB充电和无线充电的方式，增加了物料成本和车身重量，占用了车身宝贵的乘坐和储物空间，也增大了整车系统的设计难度。
为解决以上技术问题，本发明提供一种集成无线充电的USB集线器，包括电源模块及与其连接的USB集线器芯片、无线充电模块、连接器组和USB接口组，所述USB集线器芯片还连接所述无线充电模块、所述连接器组和USB接口组；
所述连接器组用于接入电源到所述电源模块，以及外接上位机；
所述电源模块用于利用所述电源为所述USB集线器芯片、无线充电模块供电，以及为所述USB接口组提供USB充电电源，以及为所述无线充电模块提供无线充电电源；
所述USB接口组用于外接USB充电设备，传输所述USB充电电源；
所述无线充电模块用于通过无线连接方式外接无线充电设备，传输所述无线充电电源。
优选地，所述连接器组包括连接所述电源模块的第一连接器，用于接入所述电源；以及连接所述USB集线器芯片的USB上行口的第二连接器，用于外接所述上位机。
优选地，所述电源模块设有支持USB充电协议、提供线损电压补偿的第一电源芯片，用于输出所述USB充电电源；还设有支持动态调整电压、满足供电效率的第二电源芯片，用于输出所述无线充电电源。
优选地，所述USB充电协议包括USB BC1.2充电协议，Type-C接口充电协议。
优选地，所述USB接口组设有连接所述USB集线器芯片的USB下行口的多个USB接口。
优选地，所述无线充电模块设有无线充电控制器、开关管和无线充电线圈；所述开关管连接在所述电源模块和所述无线充电线圈之间，所述无线充电控制器连接在所述USB集线器芯片和所述开关管之间；
所述无线充电控制器用于在所述USB集线器芯片的通讯控制下，控制所述开关管导通或断开；以及在所述开关管导通时，提供电压动态调节、异物检测、过电流和过热保护功能；
所述开关管用于在所述无线充电控制器的所述通讯控制下导通或截止，以接通或隔断所述无线充电电源的输出；
所述无线充电线圈用于在所述开关管导通时，辐射对应于所述无线充电电源的无线信号。
优选地，所述USB集线器芯片还用于在所述第二连接器连接上位机时，将所述无线充电控制器的通信信号转换为USB信号并将所述USB信号通过所述第二连接器发送到所述上位机。
优选地，所述USB集线器芯片支持用户USB端口OTG功能，其通讯端口支持主从设备角色的翻转。
优选地，所述无线充电控制器符合无线充电Qi规范，满足15瓦充电功率，并预留对近场通信，支持CAN总线网络。
优选地，所述无线充电线圈选用三线圈类型。
本发明提供的一种集成无线充电的USB集线器，USB充电和无线充电两个功能在同一部件中实现，减少两套部件和车身相连的劣势，降低物料成本，减轻车身重量，节省车身的乘坐和储物空间，也使得整车系统整体设计难度降低。
附图说明
图1是本发明提供的一种集成无线充电的USB集线器的模块结构及其电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
本发明实施例提供的一种集成无线充电的USB集线器，其模块结构如图1 所示，包括电源模块10及与其连接的USB集线器芯片20、无线充电模块30、连接器组40和USB接口组50，所述USB集线器芯片20还连接所述无线充电模块30、所述连接器组40和USB接口组50；
所述连接器组40用于接入电源到所述电源模块10，以及外接上位机；
所述电源模块10用于利用所述电源为所述USB集线器芯片20、无线充电模块30供电，以及为所述USB接口组50提供USB充电电源，以及为所述无线充电模块30提供无线充电电源；
所述USB接口组50用于外接USB充电设备，传输所述USB充电电源；
所述无线充电模块30用于通过无线连接方式外接无线充电设备，传输所述无线充电电源。
作为将本发明应用在车辆上的优选实施方式，参考图1的电路原理图，所述电源为车载蓄电池，所述上位机为多媒体音箱主机：
所述连接器组40包括连接所述电源模块10的第一连接器401，用于接入所述电源；以及连接所述USB集线器芯片20的USB上行口的第二连接器402，用于外接所述上位机。
所述电源模块10设有支持USB充电协议、提供线损电压补偿的第一电源芯片，用于输出所述USB充电电源，可选用TI公司的TPS25830-Q1芯片；还设有支持动态调整电压、满足供电效率的第二电源芯片，用于输出所述无线充电电源，可选用TI公司的LM5175-Q1芯片。
所述USB充电协议包括USB BC1.2充电协议，Type-C接口充电协议。
所述USB接口组50设有连接所述USB集线器芯片20的USB下行口的多个USB接口。以图1中的2个USB接口为例，所述USB接口包括USB接口1 和USB接口2，所述USB下行口也相应地包括USB下行口1和USB下行口2，所述USB下行口1连接用户USB设备1，USB下行口2可连接用户USB设备 2。
所述无线充电模块30设有无线充电控制器301、开关管302和无线充电线圈303；所述开关管302连接在所述电源模块10和所述无线充电线圈303之间，所述无线充电控制器301连接在所述USB集线器芯片20和所述开关管302之间；
所述无线充电控制器301用于在所述USB集线器芯片20的通讯控制下，控制所述开关管302导通或断开；以及在所述开关管302导通时，提供电压动态调节、异物检测(FOD)、过电流和过热保护等功能；所述无线充电控制器301 还要求符合无线充电Qi规范，满足15瓦充电功率，并预留对近场通信(NFC)，支持CAN总线网络，可选用NXP公司的WCT1013A芯片。
所述开关管302用于在所述无线充电控制器301的所述通讯控制下导通或截止，以接通或隔断所述无线充电电源的输出，可选用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)；
所述无线充电线圈303用于在所述开关管302导通时，辐射对应于所述无线充电电源的无线信号，可选用三线圈类型，以获取最大的充电面积。
所述USB集线器芯片20还用于在所述第二连接器402连接上位机时，将所述无线充电控制器301的通信信号转换为USB信号并将所述USB信号通过所述第二连接器402发送到所述上位机。所述USB集线器芯片20还需要支持用户USB端口OTG(On-The-Go)功能，其通讯端口支持主从设备角色的翻转，可选用Microchip公司的USB4914芯片。
本发明实施例提供的一种集成无线充电的USB集线器，USB充电和无线充电两个功能在同一部件中实现，减少两套部件和车身相连的劣势，降低物料成本，减轻车身重量，节省车身的乘坐和储物空间，也使得整车系统整体设计难度降低。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成无线充电的USB集线器，其特征在于，包括电源模块(10)及与其连接的USB集线器芯片(20)、无线充电模块(30)、连接器组(40)和USB接口组(50)，所述USB集线器芯片(20)还连接所述无线充电模块(30)、所述连接器组(40)和所述USB接口组(50)；
所述连接器组(40)用于接入电源到所述电源模块(10)，以及外接上位机；
所述电源模块(10)用于利用所述电源为所述USB集线器芯片(20)、无线充电模块供电(30)，以及为所述USB接口组(50)提供USB充电电源，以及为所述无线充电模块(30)提供无线充电电源；
所述USB接口组(50)用于外接USB充电设备，传输所述USB充电电源；
所述无线充电模块(30)用于通过无线连接方式外接无线充电设备，传输所述无线充电电源。
2.如权利要求1所述的一种集成无线充电的USB集线器，其特征在于：所述连接器组(40)包括连接所述电源模块(10)的第一连接器(401)，用于接入所述电源；以及连接所述USB集线器芯片(20)的USB上行口的第二连接器(402)，用于外接所述上位机。
3.如权利要求2所述的一种集成无线充电的USB集线器，其特征在于：所述电源模块(10)设有支持USB充电协议、提供线损电压补偿的第一电源芯片，用于输出所述USB充电电源；还设有支持动态调整电压、满足供电效率的第二电源芯片，用于输出所述无线充电电源。
4.如权利要求3所述的一种集成无线充电的USB集线器，其特征在于：所述USB充电协议包括USB BC1.2充电协议，Type-C接口充电协议。
5.如权利要求1所述的一种集成无线充电的USB集线器，其特征在于：所述USB接口组(50)设有连接所述USB集线器芯片(20)的USB下行口的多个USB接口。
6.如权利要求1所述的一种集成无线充电的USB集线器，其特征在于：所述无线充电模块(30)设有无线充电控制器(301)、开关管(302)和无线充电线圈(303)；所述开关管(302)连接在所述电源模块(10)和所述无线充电线圈(303)之间，所述无线充电控制器(301)连接在所述USB集线器芯片(20)和所述开关管(302)之间；
所述无线充电控制器(301)用于在所述USB集线器芯片(20)的通讯控制下，控制所述开关管(302)导通或断开；以及在所述开关管(302)导通时，提供电压动态调节、异物检测、过电流和过热保护功能；
所述开关管(302)用于在所述无线充电控制器(301)的所述通讯控制下导通或截止，以接通或隔断所述无线充电电源的输出；
所述无线充电线圈(303)用于在所述开关管导通时，辐射对应于所述无线充电电源的无线信号。
7.如权利要求2所述的一种集成无线充电的USB集线器，其特征在于：所述USB集线器芯片(20)还用于在所述第二连接器(402)连接上位机时，将所述无线充电控制器(301)的通信信号转换为USB信号并将所述USB信号通过所述第二连接器(402)发送到所述上位机。
8.如权利要求7所述的一种集成无线充电的USB集线器，其特征在于：所述USB集线器芯片(20)支持用户USB端口OTG功能，其通讯端口支持主从设备角色的翻转。
9.如权利要求6所述的一种集成无线充电的USB集线器，其特征在于：所述无线充电控制器(301)符合无线充电Qi规范，满足15瓦充电功率，并预留对近场通信，支持CAN总线网络。
10.如权利要求6所述的一种集成无线充电的USB集线器，其特征在于：所述无线充电线圈(303)选用三线圈类型。
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