CN110544963B - 一种电子设备转接电路 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开一种电子设备转接电路，涉及电子技术领域，能够在移动设备接入外接OTG设备时同时对两者进行充电，保证了外接OTG设备长时间使用。该电子设备转接电路，包括：第一开关模块，第一开关模块耦合至第一端口、第三端口以及第一节点；第二开关模块，第二开关模块耦合至第一节点以及电压输出端口；第三开关模块，第三开关模块耦合至第一节点、第二端口以及第二节点；第四开关模块，第四开关模块耦合至第一节点、第二节点以及电压输出端口。

Description

一种电子设备转接电路

技术领域

本发明的实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种电子设备转接电路。

背景技术

目前，移动设备通常都只有一个USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)类接口，用来实现充电或者外接OTG(On-The-Go)设备。在使用大功耗外接OTG设备时，由于无法对OTG设备，由于无法同时进行对移动设备以及外接OTG设备充电，限制了使用时长。

发明内容

本发明的实施例提供一种电子设备转接电路，能够在移动设备接入外接OTG设备时同时对两者进行充电，保证了外接OTG设备长时间使用。

第一方面，提供一种电子设备转接电路，第一开关模块，所述第一开关模块耦合至第一端口、第三端口以及第一节点；第二开关模块，所述第二开关模块耦合至所述第一节点以及电压输出端口；第三开关模块，所述第三开关模块耦合至所述第一节点、第二端口以及第二节点；第四开关模块，所述第四开关模块耦合至所述第一节点、第二节点以及所述电压输出端口；当所述第一端口接入充电器时，所述第一开关模块用于根据所述第一端口的电压将所述第一端口与所述第一节点导通，所述第二开关模块用于根据所述第一节点的电压将所述第一节点与所述电压输出端口导通；所述第三开关模块根据所述第一节点的电压将所述第二端口与所述第二节点断路，所述第四开关模块根据所述第一节点的电压将所述第二节点与所述电压输出端口断路；以向所述电压输出端口耦合至的移动设备充电；当所述第二端口接入充电器时，所述第三开关模块用于根据所述第二端口的电压将所述第二端口与所述第二节点导通，所述第四开关模块用于根据所述第二节点的电压将所述第二节点与所述电压输出端口导通；以向所述电压输出端口耦合至的移动设备充电；当所述第一端口接入OTG设备时，所述第三端口耦合的电源模块向所述OTG设备充电。

上述方案中，可以分别通过第一端口和第二端口对移动设备充电，当第二端口接入OTG设备时，可以通过第三端口对向OTG设备充电，通过第二端口向移动设备充电，因此能够在移动设备接入外接OTG设备时同时对两者进行充电，实现了充电通道与OTG传输的隔离，保证了外接OTG设备长时间使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的一种电子设备转接电路的示意图；

图2为本发明的另一实施例提供的一种电子设备转接电路的示意图。

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。

在下述方案中，“示例的”一词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念。本申请所使用的术语“耦合”可以包含将相互耦合的两个器件进行直接连接，通过阻抗网络、容抗网络、感抗网络中的任一或其组合形式连接，或者其他形式的连接，对此本申请并不具体限定相互耦合的两个器件之间的具体连接形式。另外，本发明的实施例应用到的晶体管器件包括三极管和MOS管，其中三极管的三极包括基极(b)、发射极(e)和集电极(c)；MOS管的三极包括栅极(g)、源极(s)和漏极(d)。

参照图1所示，提供一种电子设备转接电路，包括：第一开关模块S1，第一开关模块S1耦合至第一端口Pa、第三端口Pc以及第一节点a；第二开关模块S2，第二开关模块S2耦合至第一节点a以及电压输出端口output；第三开关模块S3，第三开关模块S3耦合至第一节点a、第二端口Pb以及第二节点b；第四开关模块S4，第四开关模块S4耦合至第一节点a、第二节点b以及电压输出端口output；当第一端口Pa接入充电器char时，第一开关模块S1用于根据第一端口Pa的电压将第一端口Pa与第一节点a导通，第二开关模块S2用于根据第一节点a的电压将第一节点a与电压输出端口output导通；第三开关模块S3根据第一节点a的电压将第二端口Pb与第二节点b断路，第四开关模块S4根据第一节点a的电压将第二节点b与电压输出端口output断路；以向电压输出端口output耦合至的移动设备ME充电；当第二端口Pb接入充电器char时，第三开关模块S3用于根据第二端口b的电压将第二端口Pb与第二节点b导通，第四开关模块S4用于根据第二节点b的电压将第二节点b与电压输出端口output导通；以向电压输出端口output耦合至的移动设备ME充电；当第一端口Pa接入OTG设备时，第三端口Pc耦合的电源模块DCDC向OTG设备充电。

上述方案中，可以分别通过第一端口和第二端口对移动设备充电，当第二端口接入OTG设备时，可以通过第三端口对向OTG设备充电，通过第二端口向移动设备充电，因此能够在移动设备接入外接OTG设备时同时对两者进行充电，实现了充电通道与OTG传输的隔离，保证了外接OTG设备长时间使用。

此外，在一种方案中，参照图1所示，还包括：第五开关模块S5，耦合至第二端口Pb以及移动设备ME，用于在第二端口Pb接入充电器char时，根据第二端口Pb的电压将第二端口Pb与移动设备ME导通，以通知移动设备ME第二端口Pb接入充电器char。例如，可以将第二端口Pb与移动设备ME导通，通过第二端口Pb的电压在移动设备ME上触发软件中断，从而使得移动设备ME获知Pb接入充电器char。

参照图1所示，还包括：第六开关模块S6，第六开关模块S6耦合至第一端口Pa以及移动设备ME，用于根据移动设备ME发送的控制信号，将第一端口Pa与接地端GND导通，以控制第一开关模块S1将第一端口Pa与第一节点a断路，第二开关模块S2将第一节点a与电压输出端口output断路。

这样，当Pa插入充电器char时，将电压输出端口output与第二端口Pb断路，当包含S6时，移动设备ME可以通过控制信号主动将电压输出端口output与第一端口Pa断路，当包含S6和S5时，若移动设备ME获取第二端口Pb接入充电器char时，可以触发移动设备ME发送上述控制信号至S6。从而实现了通过Pa为移动设备ME充电或者通过Pb为移动设备ME充电，并且当通过Pb为ME充电时可以通过S6和S5将电压输出端口output与第一端口Pa断路，实现了通过Pb充电的优先选择。当Pa接入OTG设备时，可以通过Pc为耦合的电源模块DCDC向OTG设备充电，并且移动设备ME可以通过控制信号主动将电压输出端口output与第一端口Pa断路，避免输出够OTG设备的电流反向出入移动设备ME，此外，同时通过Pb接入充电器char时，控制信号主动将电压输出端口output与第一端口Pa断路，避免了Pb的电流流向Pa。

具体的，结合图1、2所示，第一开关模块S1包括：第一三极管T1和第一MOS管M1，其中第一三极管T1的基极耦合至第一端口Pa以及第三端口Pc；所述第一三极管T1的发射极耦合接地端GND，第一三极管T1的集电极耦合至第一MOS管M1的栅极；第一MOS管M1的栅极以及源极耦合至第一端口Pa以及第三端口Pc，第一MOS管M1的漏极耦合至第一节点a。

第二开关模块S2包括：第二三极管T2和第二MOS管M2，其中第二三极管T2的基极耦合至第一节点a；第二三极管T2的发射极耦合接地端GND，第二三极管T2的集电极耦合至第二MOS管M2的栅极；第二MOS管M2的栅极以及源极耦合至电压输出端口output，第二MOS管M2的漏极耦合至第一节点a。

第三开关模块S3包括：第三三极管T3、第四三极管T4和第三MOS管M3，其中第三三极管T3的基极耦合至第一节点a；第三三极管T3的发射极耦合接地端GND，第三三极管T3的集电极耦合至第四三极管T4的基极；第四三极管T4的基极耦合至第二端口Pb；第四三极管T4的发射极耦合接地端GND，第四三极管T4的集电极耦合至第三MOS管M3的栅极；第三MOS管M3的栅极以及源极耦合至第二端口Pb，第三MOS管M3的漏极耦合至第二节点b。

第四开关模块S4包括：第五三极管T5、第六三极管T6和第四MOS管M4，其中第五三极管T5的基极耦合至第一节点a；第五三极管T5的发射极耦合接地端GND，第五三极管T5的集电极耦合至第六三极管T6的基极；第六三极管T6的基极耦合至第二节点b；第六三极管T6的发射极耦合接地端GND，第六三极管T6的集电极耦合至第四MOS管M4的栅极；第四MOS管M4的栅极以及源极耦合至电压输出端口output，第四MOS管M4的漏极耦合至第二节点b。

第五开关模块S5，包括第七三极管T7，第七三极管T7的基极耦合至第二端口Pb，第七三极管T7的发射极耦合至接地端GND，第七三极管T7的集电极耦合至移动设备ME。

第六开关模块S6，包括第八三极管T8，第八三极管T8的基极耦合至移动设备ME，第八三极管T8的发射极耦合至接地端GND，第八三极管T8的集电极耦合至第一端口Pa以及第三端口Pc。

上述，方案中各个晶体管(如三极管或MOS管)的耦合方式可以为直接耦合或者间接耦合，如图2所示，还提供了各个晶体管的耦合方式，其中，第一三极管T1的基极通过电阻R1连接第一端口Pa，第一三极管T1的集电极通过电阻R2连接第一端口Pa，第一三极管T1的集电极通过电容C1连接第一端口Pa；第二三极管T2的基极通过电阻R3连接第一节点a，第二三极管T2的集电极通过电阻R3连接第一节点a，第二三极管T2的集电极通过电容C2连接第一节点a；

第三三极管T3的基极通过电阻R5连接第一节点a；第四三极管T4的基极通过电阻R6连接第二端口Pb，第四三极管T4的集电极通过电阻R7连接第二端口Pb，第四三极管T4的集电极通过电容C3连接第二端口Pb；

第五三极管T5的基极通过电阻R8连接第一节点a；第六三极管T6的基极通过电阻R9连接第二节点b，第六三极管T6的集电极通过电阻R10连接第二节点b，第六三极管T6的集电极通过电容C4连接第二节点b。

第七三极管T7的集电极通过二极管D1连接移动设备ME，其中D1的阳极连接移动设备ME，D1的阴极连接T7的集电极；第七三极管T7的集电极还通过并联的电容C5以及C6连接接地端GND，第七三极管T7的集电极还通过对置的二极管D2和D3连接接地端GND，其中D2和D3的阳极相连接，并且D2和D3可以集成于一个器件中。

第八三极管T8的基极还通过电阻R11连接接地端GND。

此外，图2电路中还示出了其他外围元器件，电阻R12设置于二极管D1的阳极和电源VCC之间。二极管D4设置于第二端口Pb与接地端GND之间，其中D4的阳极连接DND，电容C7和C8设置于第二端口Pb与接地端GND之间。此外，为保证三极管T1-T8基极的电压匹配，上述的三极管T1-T8中每个三极管的基极与发射极之间串联匹配电阻，并且每个三极管的基极耦合输入匹配电阻。

基于图2示出的电路结构，对发明的实施例提供的电路功能说明如下：

其中，该电路包括端口Pa、Pb、Pc。其中端口Pa为常用的USB端口，其可以提供为移动设备提供USB方式的接入通路，可实现充电及外接OTG功能；端口Pb可以提供专用的充电通路，端口Pb为充电接口例如电源插头，当端口Pa连接OTG设备设备时，移动设备使用OTG功能，可以同时在端口Pb插入充电器实现对移动设备的充电功能；端口Pc为外部OTG设备提供供电的通路，当端口Pa连接OTG设备设备时，端口Pc耦合的专用的DCDC模块将通过端口Pc给OTG设备供电。具体的，该电路包括以下使用方式，在以下方案中以T1-T8为N型三极管为例，其基极高电平时三极管饱和导通；以M1-M8为P型MOS管为例进行说明，其栅极低电平时MOS管的源漏导通。

方式一：端口Pb插入充电器时，T7的基极电压被Pb的电压拉高，T7导通在X点输出信号，会在移动设备触发软件中断，通知软件Pb插入充电器。此时因Pa悬空无电平，T3和T5截止，T4基极电压被Pb拉高，T4导通将M3的栅极电压拉低，M3导通；同样T6导通将M4的栅极电压拉低，M4导通，这样output与Pb导通，实现从右向左充电功能。

方式二：端口Pa插入充电器时，T1的基极电压被Pa的电压拉高，T1导通将M1的栅极电压拉低，从而M1导通；同样，T2的基极电压被a点的电压拉高，T2导通将M2的栅极电压拉低，将M2导通；这样output与Pa导通，实现从右向左充电。同时增加了此通路的软件控制功能，当Y处由软件控制将电压拉高时，T8导通将T1的基极电压拉低，实现对M1的关断，继而将M2关断。则随时可关断Pa的充电通道。

方式三：端口Pa使用外接OTG设备的功能时：OTG设备的供电由Pc端口提供，Pc端口耦合由内部软件控制的DCDC电源模块实现输出额定电压(例如5V)，同时结合方式三，通过软件控制Y点将M1关断，避免输出给OTG设备的电流流向左侧的output。

方式四：同时使用Pa接入OTG设备以及使用Pb接入充电器，此时端口Pb提供的充电通路如方式一提供的方案进行充电，端口Pc给OTG设备供电，同时参照方式二，Y处由软件控制将电压拉高时，T8导通将T1的基极电压拉低，实现对M1的关断，继而将M2关断，关断Pa的充电通道，防止OTG设备供电反串至output。而由于M2关断，端口Pb提供的充电通路的电流会被M2反向截止，避免了端口Pb提供的电流流向端口Pa。

方式五：端口Pa和端口Pb同时插入充电器时，若不考虑软件对Y点的电压的控制，则端口Pa一旦插入充电器，则参照方式二T1和T2会被导通，a节点为高电平，会将T3和T5导通，从而将T4和T6的基极电压拉低，T4和T6截止，进而关闭M3和M4，这样output与端口Pb断开。实现了端口Pa充电优先；同时，也可以是当端口Pb插入充电器时，向X点发送信号触发移动设备的软件中断，从而使得移动设备ME获知Pb接入充电器char，之后由软件控制Y点的电压，参照方式二关断端口Pa提供的充电通路，而按照方式一的方案通过Pb提供的充电通路充电。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电子设备转接电路，其特征在于，包括：

第一开关模块，所述第一开关模块耦合至第一端口、第三端口以及第一节点；第二开关模块，所述第二开关模块耦合至所述第一节点以及电压输出端口；第三开关模块，所述第三开关模块耦合至所述第一节点、第二端口以及第二节点；第四开关模块，所述第四开关模块耦合至所述第一节点、第二节点以及所述电压输出端口；

当所述第一端口接入充电器时，所述第一开关模块用于根据所述第一端口的电压将所述第一端口与所述第一节点导通，所述第二开关模块用于根据所述第一节点的电压将所述第一节点与所述电压输出端口导通；所述第三开关模块根据所述第一节点的电压将所述第二端口与所述第二节点断路，所述第四开关模块根据所述第一节点的电压将所述第二节点与所述电压输出端口断路；以向所述电压输出端口耦合至的移动设备充电；

当所述第二端口接入充电器时，所述第三开关模块用于根据所述第二端口的电压将所述第二端口与所述第二节点导通，所述第四开关模块用于根据所述第二节点的电压将所述第二节点与所述电压输出端口导通；以向所述电压输出端口耦合至的移动设备充电；

当所述第一端口接入OTG设备时，所述第三端口耦合的电源模块向所述OTG设备充电。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：第五开关模块，耦合至所述第二端口以及移动设备，用于在所述第二端口接入充电器时，根据所述第二端口的电压将所述第二端口与所述移动设备导通，以通知所述移动设备所述第二端口接入充电器。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：第六开关模块，所述第六开关模块耦合至所述第一端口以及移动设备，用于根据所述移动设备发送的控制信号，将所述第一端口与接地端导通，以控制所述第一开关模块将所述第一端口与所述第一节点断路，所述第二开关模块将所述第一节点与所述电压输出端口断路。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一开关模块包括：第一三极管和第一MOS管，其中所述第一三极管的基极耦合至所述第一端口以及第三端口；所述第一三极管的发射极耦合接地端，所述第一三极管的集电极耦合至第一MOS管的栅极；所述第一MOS管的栅极以及源极耦合至所述第一端口以及第三端口，所述第一MOS管的漏极耦合至所述第一节点。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二开关模块包括：第二三极管和第二MOS管，其中所述第二三极管的基极耦合至所述第一节点；所述第二三极管的发射极耦合接地端，所述第二三极管的集电极耦合至第二MOS管的栅极；所述第二MOS管的栅极以及源极耦合至所述电压输出端口，所述第二MOS管的漏极耦合至所述第一节点。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第三开关模块包括：第三三极管、第四三极管和第三MOS管，其中所述第三三极管的基极耦合至所述第一节点；所述第三三极管的发射极耦合接地端，所述第三三极管的集电极耦合至第四三极管的基极；

所述第四三极管的基极耦合至所述第二端口；所述第四三极管的发射极耦合接地端，所述第四三极管的集电极耦合至第三MOS管的栅极；所述第三MOS管的栅极以及源极耦合至所述第二端口，所述第三MOS管的漏极耦合至所述第二节点。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第四开关模块包括：第五三极管、第六三极管和第四MOS管，其中所述第五三极管的基极耦合至所述第一节点；所述第五三极管的发射极耦合接地端，所述第五三极管的集电极耦合至第六三极管的基极；

所述第六三极管的基极耦合至所述第二节点；所述第六三极管的发射极耦合接地端，所述第六三极管的集电极耦合至第四MOS管的栅极；所述第四MOS管的栅极以及源极耦合至所述电压输出端口，所述第四MOS管的漏极耦合至所述第二节点。

8.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第五开关模块，包括第七三极管，所述第七三极管的基极耦合至所述第二端口，所述第七三极管的发射极耦合接地端，所述第七三极管的集电极耦合至所述移动设备。

9.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第六开关模块，包括第八三极管，所述第八三极管的基极耦合至所述移动设备，所述第八三极管的发射极耦合接地端，所述第八三极管的集电极耦合至所述第一端口以及第三端口。

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