CN111478409A - 一种通过单电阻控制多口usb输出的usb输出电路、设备 - Google Patents

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CN111478409A CN202010461636.1A CN202010461636A CN111478409A CN 111478409 A CN111478409 A CN 111478409A CN 202010461636 A CN202010461636 A CN 202010461636A CN 111478409 A CN111478409 A CN 111478409A
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Abstract

本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路和一种设备，包括了单个第一电阻以及多路所述USB输出单元，通过所述第一电阻建立了多路所述USB输出单元的联系，也通过所述第一电阻实现自身所述USB端口输出功率的智能调节，使整个电路适当地控制每个所述USB端口的最大输出功率的同时，减小了前端供电模块的体积，也降低了前端供电模块的成本，解决了现有技术中缺乏一种控制策略能够低成本地实现小体积且多口USB输出电路的功率智能分配的问题；另外，本发明实施例提供的电路简单，可靠性高，成本低，能够更灵活地实现所述USB端口的功率分配。

Description

一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路、设备
技术领域
本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路和一种设备。
背景技术
随着电子产品的发展，市场上对小体积且多口输出产品的需求越来越多。目前，大多数的多路USB输出由于模具等因素导致成本较高、体积较大，且输出功率也会有所限制，不能灵活分配输出功率。
现有技术一：图1为现有的两路USB输出电路，在此电路示意图中，两路USB输出电路中的功率转换模块和快充输出模块相互独立，前端供电模块需要满足第一路USB输出电路和第二路USB输出电路可输出的最大功率之和，因此，前端供电模块的体积较大、成本相对较高，而且不能实现两个USB端口输出功率的智能分配，前端供电模块需要满足两路输出的最大功率；
现有技术二：图2为现有的两路USB输出电路，相比图1的电路示意图，两路USB输出电路增加了单个USB输出检测和控制模块，它可以检测每个USB端口的输出状态，包括是否有设备连接，输出电压等工作参数，然后根据每一路的状态去适当的控制两路USB输出电路的最大输出功率，但此电路中的所述USB输出检测和控制模块控制逻辑复杂，一般需要使用微控制器去实现，大幅增加方案的成本和开发周期。
发明内容
本发明提供一种通过电阻控制多口输出电路，解决的技术问题是，现有技术中缺乏一种控制策略能够低成本地实现小体积且多口USB输出电路的功率智能分配。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路，连接在前端供电模块和多个USB端口之间，包括连接在所述前端供电模块和多个所述USB端口之间的多路USB输出单元，还包括与每路所述USB输出单元均连接的单个第一电阻；
所述前端供电模块用于为所述USB输出单元供电；
每一路所述USB输出单元用于根据所述第一电阻检测以及控制与之连接的所述USB端口的输出状态；
所述第一电阻用于指示多个所述USB端口的输出状态。
本技术方案通过单个所述第一电阻将多路所述USB输出单元连接起来，通过每一路所述USB输出单元检测之连接的所述USB端口的输出状态，另外，每一路所述USB输出单元通过控制所述第一电阻的电压，可使所述第一电阻指示与之连接的所述USB端口的输出状态；同时每一路所述USB输出单元也可以通过所述第一电阻的电压检测到其它路的所述USB端口的输出状态，从而控制与其连接的所述USB端口的输出，比如关闭快充输出，降低快充功率等。本技术方案通过单个所述第一电阻实现了智能、低成本调节所述USB端口输出的功率，从而实现了USB输出电路在满足多路输出最大功率的同时，减小了所述前端供电模块的体积，也减少了所述前端供电模块的成本。
在进一步的实施方案中，每一路所述USB输出单元包括两两连接的功率转换模块、快充输出模块与状态指示、检测和控制模块，所述功率转换模块还连接所述前端供电模块，所述快充输出模块与所述状态指示、检测和控制模块还连接对应的一路所述USB端口，所述状态指示、检测和控制模块包括连接在所述USB端口和所述功率转换模块之间并顺序连接的USB状态检测模块、电流源控制模块、检测比较模块以及USB输出控制模块；
所述USB状态检测模块用于检测所述USB端口与外部设备的输出状态，并输出第一逻辑信号；
所述电流源控制模块用于根据所述第一逻辑信号调整所述第一电阻的电压；
所述检测比较模块用于检测并比较与所述电流源控制模块连接的所述第一电阻的电压大小，并输出电压比较信号至所述USB输出控制模块；
所述USB输出控制模块用于生成控制策略。
本技术方案中的每一路所述USB输出单元均包含有所述状态指示、检测和控制模块，因此，所述状态指示、检测和控制模块的控制逻辑较为简单，易实现，因此，所述状态指示、检测和控制模块也能够大幅度地降低了USB输出电路的成本，同时也能够缩短开发周期，不需要复杂的微控制器控制。
在进一步的实施方案中，所述USB状态检测模块包括顺序连接的第二电阻、第三电阻、第四电阻，以及连接在所述第二电阻两端的第一采样器，还包括第一比较器、第二比较器、第一或非门；
所述第二电阻的另一端连接所述USB端口的电源端；所述第四电阻的另一端接地；所述第一采样器的正相输入端连接所述第二电阻与所述USB端口的电源端的共同端，所述第一采样器的反相输入端连接所述第二电阻与所述第三电阻的共同端；
所述第一比较器的正相输入端连接所述第一采样器的输出端，所述第一比较器的反相输入端接入所述第一电压信号，所述第一比较器的输出端与所述第一或非门的第一输入端电连接；
所述第二比较器的正相输入端连接所述第三电阻和所述第四电阻的共同端，所述第二比较器的反相输入端接入所述第二电压信号，所述第二比较器的输出端与所述第一或非门的第二输入端电连接；
所述第一或非门的第三输入端与所述快充输出模块的第一输出端电连接；
所述第一或非门的第四输入端与所述快充输出模块的第二输出端电连接；
所述第一比较器、所述第二比较器将输出端输出的第一状态信号、第二状态信号输入所述第一或非门。
本技术方案通过所述第一采样器和所述第二电阻实现了对所述USB端口的电源端的电流采样；通过所述第一比较器和所述第二比较器实现了与其连接的所述USB端口的电流检测和电压检测，并对应输出所述第一状态信号、所述第二状态信号至所述第一或非门，并将两个信号用于指示是否有设备插入；所述第一或非门还用于接收所述快充输出模块检测到的差分状态信号以及第三状态信号，从而实现所述电流源控制模块对所述第一电阻的电压的调整，并为所述USB输出控制模块生成的控制策略提供数据信息，从而实现对所述USB端口输出功率的灵活分配。
在进一步的实施方案中，所述电流源控制模块包括电流源、第一MOS管、以及反相器，所述反相器包括串联的第二MOS管以及第三MOS管；
所述第一MOS管的漏极与所述电流源的负极连接，所述第一MOS管的源极与所述第一电阻的一端连接，所述第一MOS管的栅极连接所述第二MOS管的漏极和所述第三MOS管的漏极的共同端；所述第一电阻的另一端接地；
所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的漏极与所述第三MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的栅极连接所述第一或非门的输出端；
所述第三MOS管的源极与所述电流源的正极连接，所述第三MOS管的漏极与所述第二MOS管的漏极连接，所述第三MOS管的栅极连接所述第一或非门的输出端。
具体地，所述电流源控制模块根据所述第一或非门的输出端输出的所述第一逻辑信号控制所述第一MOS管以及所述电流源的通断。
在本技术方案中，每一路的所述电流源控制模块通过控制所述第一MOS管、所述电流源的通断，调整了与所述第一MOS管连接的所述第一电阻的电压，从而实现了通过所述第一电阻即可指示多个所述USB端口的输出状态的效果，也通过所述第一电阻实现自身所述USB端口输出功率的智能调节。
在进一步的实施方案中，所述检测比较模块包括第三比较器和第四比较器，所述第三比较器的正相输入端连接所述第一电阻与所述第一MOS管的源极的共同端，所述第三比较器的反相输入端接入所述第三电压信号；
所述第四比较器的正相输入端连接所述第一电阻与所述第一MOS管的源极的共同端，所述第四比较器的反相输入端接入所述第四电压信号。
本技术方案中的所述检测比较模块通过对所述第一电阻的电压的大小比较，为所述USB输出控制模块提供了其它所述USB端口目前的输出状态，为所述USB输出控制模块生成控制策略提供了数据基础。
在进一步的实施方案中，所述USB输出控制模块包括第二或非门以及输出控制状态机，所述第二或非门的第一输入端与所述第一比较器的输出端电连接，所述第二或非门的第二输入端与所述第二比较器的输出端电连接，所述第二或非门的第三输入端与所述快充输出模块的所述第二输出端电连接，所述第二或非门的输出端与所述输出控制状态机的输入端电连接；所述输出控制状态机的输入端还与所述第三比较器、所述第四比较器的输出端连接；
所述输出控制状态机的输出端连接所述功率转换模块的输入端。
具体地，所述第二或非门的输出端将输出的第二逻辑信号输入所述输出控制状态机；所述第三比较器、所述第四比较器的输出端分别将输出的第一电压比较信号、第二电压比较信号输入所述输出控制状态机；
所述输出控制状态机根据接收到的所述第二逻辑信号以及所述第一电压比较信号、所述第二电压比较信号生成所述控制策略。
本技术方案中的所述输出控制状态机根据输入的信号生成与其连接的所述USB端口输出控制策略，从而实现与其连接的所述USB端口可输出最大功率的调节；在多口USB输出的方案中，通过所述输出控制状态机可以实现更灵活的所述USB端口的功率分配。
在进一步的实施方案中，所述快充输出模块用于检测所述USB端口的差分信号，并根据检测到的所述差分信号分别输出差分状态信号、第三状态信号至所述USB状态检测模块、所述USB输出控制模块；
还用于根据所述控制策略控制调整所述USB端口的快充协议；
所述功率转换模块用于根据所述快充协议以及接收到的所述控制策略控制所述USB端口的输出功率。
在本技术方案中，所述快充输出模块根据所述控制策略开关每一个快充协议，或者修每一个快充协议的输出规格；本技术方案通过所述功率转换模块实现了与其连接的所述USB端口支持的最大输出功率的调节，从而使总输出功率控制在合适的水平，也解决了现有技术中产品散热和总输出功率超过前端供电模块供电能力的问题。
一种设备，包括上述的一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路。
附图说明
图1是本发明背景技术提供的现有技术一的USB输出电路的结构示意图；
图2是本发明背景技术提供的现有技术二的USB输出电路的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一路状态指示、检测和控制模块电路图；
图5是本发明实施例提供的功率转换模块电路示意图；
图6是本发明实施例提供的输出控制状态机的状态示意图。
图形标注：
前端供电模块1；功率转换模块2；快充输出模块3；
状态指示、检测和控制模块4(USB状态检测模块41、电流源控制模块42、检测比较模块43、USB输出控制模块44)；
电流源421；反相器422；
输出状态控制机441；
输出功率控制模块5；使能模块6；功率MOS及驱动模块7。
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。
针对现有技术中缺乏一种控制策略能够低成本地实现小体积且多口USB输出电路的功率智能分配的问题，本发明实施例提供了一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路，连接在前端供电模块1和多个USB端口(USB端口1-USB端口n)之间，如图3所示的结构示意图，包括连接在所述前端供电模块1和多个所述USB端口(USB端口1-USB端口n)之间的多路USB输出单元(USB输出单元1-USB输出单元n)，还包括与每路所述USB输出单元(USB输出单元1-USB输出单元n)均连接的单个第一电阻R1；
所述前端供电模块1用于为每路所述USB输出单元(USB输出单元1-USB输出单元n)供电；
每路所述USB输出单元(USB输出单元1-USB输出单元n)用于根据所述第一电阻R1检测以及控制与之连接的所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的输出状态；
所述第一电阻R1用于指示多个所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的输出状态。
每一路所述USB输出单元(USB输出单元1-USB输出单元n)包括两两连接的功率转换模块2、快充输出模块3与状态指示、检测和控制模块4，所述功率转换模块2还连接所述前端供电模块1，所述快充输出模块3与所述状态指示、检测和控制模块4还连接对应的一路所述USB端口；
为了方便说明，本发明实施例主要以两路USB输出电路进行示例说明，如图4所示，一路所述状态指示、检测和控制模块4包括连接在所述USB端口(USB端口1-USB端口n)和所述功率转换模块2之间并顺序连接的USB状态检测模块41、电流源控制模块42、检测比较模块43以及USB输出控制模块44；
所述USB状态检测模块41包括顺序连接的第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4，以及连接在所述第二电阻R2两端的第一采样器OP1(N)，还包括第一比较器COMP1、第二比较器COMP2、第一或非门N1；
所述第二电阻R2的另一端连接所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的电源端VBUS；所述第四电阻R4的另一端接地GND；
所述第一采样器OP1(N)的正相输入端连接所述第二电阻R2与所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的电源端VBUS的共同端，所述第一采样器OP1(N)的反相输入端连接所述第二电阻R2与所述第三电阻R3的共同端；
所述第一比较器COMP1的正相输入端连接所述第一采样器OP1(N)的输出端，所述第一比较器COMP1的反相输入端接入所述第一电压信号V1，所述第一比较器COMP1的输出端与所述第一或非门N1的第一输入端电连接；
所述第二比较器COMP2的正相输入端连接所述第三电阻R3和所述第四电阻R4的共同端，所述第二比较器COMP2的反相输入端接入所述第二电压信号V2，所述第二比较器COMP2的输出端与所述第一或非门N1的第二输入端电连接；
所述第一或非门N1的第三输入端与所述快充输出模块3的第一输出端电连接；
所述第一或非门N1的第四输入端与所述快充输出模块3的第二输出端电连接；
所述第一比较器COMP1、所述第二比较器COMP2将输出端输出的第一状态信号USB_STATE1、第二状态信号USB_STATE2输入所述第一或非门N1。
所述USB状态检测模块41通过所述第二电阻R2、所述第一采样器OP1(N)、所述第一比较器COMP1采样和比较所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的所述电源端VBUS上的电流大小，并由所述第一比较器COMP1输出所述第一状态信号USB_STATE1；
在本发明实施例中，所述第一状态信号USB_STATE1用于指示所述电源端VBUS路径的电流变化。电流大于电流设定值Iset，所述第一比较器COMP1的输出值由0变1，表示有设备插入；电流小于电流设定值Iset，所述第一比较器COMP1的输出值为0，表示无设备插入；
所述电流设定值的推导公式如下：
Iset＝V1/(N*R1) (1)
其中，N由采集所述第二电阻R2的电压的所述第一采样器OP1(N)放大倍数确定。
所述USB状态检测模块41通过所述第三电阻R3、所述第四电阻R4、所述第二比较器COMP2检测和比较所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的所述电源端VBUS的电压大小，并由所述第二比较器COMP2输出所述第二状态信号USB_STATE2；
在本发明实施例中，所述第二状态信号USB_STATE2用于指示所述电源端VBUS路径的电压变化。电压大于电压设定值Vset，所述第二比较器COMP2的输出值由0变1，表示有设备插入；电压小于电压设定值Vset，所述第二比较器COMP2的输出值为0，表示无设备插入；
所述电压设定值的推导公式如下：
Vset＝(1+R3/R4)*V2 (2)
所述快充输出模块3根据所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的数据端的差分信号DP/DM/CC输出所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的差分状态信号QCOK、第三状态信号USB_STATE3；
在本发明实施例中，当所述USB端口(USB端口1-USB端口n)所接的外部设备为快充状态时，所述差分状态信号QCOK＝1；在其他情况下，所述差分状态信号QCOK＝0；
在本发明实施例中，所述第三状态信号USB_STATE3用于指示所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的数据端的差分变化，当所述差分信号DP/DM/CC状态不是原始状态时，所述第三状态信号USB_STATE3为1，表示有设备插入；当所述差分信号DP/DM/CC状态是原始状态时，所述第三状态信号USB_STATE3为0，表示无设备插入；
所述第一或非门N1接收所述第一状态信号USB_STATE1、所述第二状态信号USB_STATE2、所述第三状态信号USB_STATE3以及所述差分状态信号QCOK，并经或非逻辑运算后输出第一逻辑信号；
在本发明实施例中，输入所述第一或非门N1的所述差分状态信号QCOK，所述第一状态信号USB_STATE1、所述第二状态信号USB_STATE2、所述第三状态信号USB_STATE3其中有一个为1，所述第一或非门N1输出的所述第一逻辑信号为0。
需要说明的是，所述电源端VBUS路径上的电流采样和比较也可以通过功率MOS及驱动模块7中的电流采样实现。
所述电流源控制模块42包括电流源421、第一MOS管NM1、以及反相器422，所述反相器422包括串联的所述第二MOS管NM2以及所述第三MOS管PM1；
所述第一MOS管NM1的漏极D与所述电流源421的负极连接，所述第一MOS管NM1的源极S与所述第一电阻R1的一端连接，所述第一MOS管NM1的栅极G连接所述第二MOS管NM2的漏极D和所述第三MOS管PM1的漏极D的共同端；所述第一电阻R1的另一端接地GND；
所述第二MOS管NM2的源极S接地GND，所述第二MOS管NM2的漏极D与所述第三MOS管PM1的漏极D连接，所述第二MOS管NM2的栅极G连接所述第一或非门N1的输出端；
所述第三MOS管PM1的源极S与所述电流源421的正极连接，所述第三MOS管PM1的漏极D与所述第二MOS管NM2的漏极D连接，所述第三MOS管PM1的栅极G连接所述第一或非门N1的输出端。
其中，所述第一MOS管NM1为n型衬底MOS管；所述第二MOS管NM2为N沟道增强型MOS管；所述第三MOS管PM1为P沟道增强型MOS管；
在本发明实施例中，所述电流源控制模块42接收所述第一或非门N1的输出端输出的所述第一逻辑信号。
若所述第一逻辑信号为1，经所述电流源控制模块42的所述反相器422后，输出为0，将不打开所述电流源421和所述电阻R1路径中的所述第一MOS管NM1；若所述第一逻辑信号为0，经所述电流源控制模块42的反相器422增强驱动后，输出为1，从而控制打开所述电流源421和所述电阻R1路径中的所述第一MOS管NM1，开启后，所述电阻R1上的电压变为I1*R1。
需要说明的是，当只有1个所述USB端口(USB端口1-USB端口n)连接后，所述第一电阻R1上的电压会变为I1*R1；当2个所述USB端口(USB端口1-USB端口n)连接后，所述第一电阻R1上的电压会变为2*I1*R1；由此，当有N个所述USB端口(USB端口1-USB端口n)连接后，所述第一电阻R1上的电压会变为N*I1*R1。
另外，实际方案中可能会采用所述差分状态信号QCOK，所述第一状态信号USB_STATE1、所述第二状态信号USB_STATE2、所述第三状态信号USB_STATE3中的一个或多个，用于控制所述电流源421以及所述第一MOS管NM1的通断。
所述检测比较模块43包括第三比较器COMP3和第四比较器COMP4，所述第三比较器COMP3的正相输入端连接所述第一电阻R1与所述第一MOS管NM1的源极的共同端，所述第三比较器COMP3的反相输入端接入所述第三电压信号V3；
所述第四比较器COMP4的正相输入端连接所述第一电阻R1与所述第一MOS管NM1的源极的共同端，所述第四比较器COMP4的反相输入端接入所述第四电压信号V4。
所述检测比较模块43用于检测并比较与所述电流源控制模块42连接的所述第一电阻R1的电压大小，并输出电压比较信号至所述USB输出控制模块44；
在本发明实施例中，所述第三比较器COMP3和所述第四比较器COMP4用于检测和比较所述第一电阻R1的电压，从而输出第一电压比较信号VR1、第二电压比较信号VR2至所述USB输出控制模块44，
其中，设定的大小关系为V3<I1*R1<V4<2*I1*R1。
同理，对应图3中，若有N个所述USB端口(USB端口1-USB端口n)连接，则将所述检测比较模块43中的所述比较器增加到N个；
此时，设定的大小关系为：(N-1)*I1*R1<V(N+2)<N*I1*R1。
所述USB输出控制模块44包括第二或非门N2以及输出控制状态机441，所述第二或非门N2的第一输入端与所述第一比较器COMP1的输出端电连接，所述第二或非门N2的第二输入端与所述第二比较器COMP2的输出端电连接，所述第二或非门N2的第三输入端与所述快充输出模块3的所述第二输出端电连接，所述第二或非门N2的输出端与所述输出控制状态机441的输入端电连接；所述输出控制状态机441的输入端还与所述第三比较器COMP3、所述第四比较器COMP4的输出端连接；
所述输出控制状态机441的输出端连接所述功率转换模块2的输入端。
所述第二或非门N2用于接收第一状态信号USB_STATE1、所述第二状态信号USB_STATE2以及所述第三状态信号USB_STATE3，并经或非逻辑运算后输出第二逻辑信号至所述输出控制状态机441；若所述第二逻辑信号为0，表示无设备插入；若所述第二逻辑信号为1，表示有设备插入；
在本实施例中，所述输出控制状态机441接收所述第二逻辑信号，并通过所述第二逻辑信号确定与其连接的所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的是否有设备插入；
所述输出控制状态机441还根据接收到的所述第三比较器COMP3、所述第四比较器COMP4的输出端输出的所述第一电压比较信号VR1、所述第二电压比较信号VR2确定所述其它所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的输出状态；
所述输出控制状态机441根据与其连接的所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的设备插入状态以及其它所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的输出状态生成所述控制策略，确定自身输出功率的相应档位，从而实现更灵活的所述USB端口(USB端口1-USB端口n)功率分配。
需要说明的是，实际方案中可能会采用所述第一状态信号USB_STATE1、所述第二状态信号USB_STATE2、所述第三状态信号USB_STATE3中的一个或多个，用于指示所述USB端口(USB端口1-USB端口n)是否有设备插入。
所述快充输出模块3根据所述控制策略控制调整所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的快充协议；
所述功率转换模块2根据所述快充协议以及所述控制策略实现可输出最大的快充功率的调节。
图5为本发明实施例提出的功率转换模块电路示意图，所述功率转换模块2包括连接所述USB输出控制模块44的输出功率控制模块5和使能模块6，还包括连接所述输出功率控制模块5和所述使能模块6的功率MOS及驱动模块7；
当需要更改快充协议时，首先，所述快充输出模块3根据所述控制策略开关每一个快充协议，或者修每一个快充协议的规格；
其中，所述快充协议的规格包括最大电压、最大功率、PD广播包等关键参数；
然后，所述输出功率控制模块5和所述使能模块6根据所述控制策略关闭所述电源端VBUS输出，待调整完所述快充输出模块3的所述快充协议后，再控制开启所述电源端VBUS输出并根据所述快充协议和所述控制策略限定最大输出功率；
在本实施例中，输出功率控制模块5通过控制第一参考电压Vref1来限制功率转换模块2的输出电流，通过控制第二参考电压Vref2来限制功率转换模块2的输出电压；
所述功率MOS及驱动模块7根据所述输出功率控制模块5中的第五比较器COMP5输出电压检测信号、所述使能模块6输出的使能信号、PWM的输出信号，调整与其连接的所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的输出功率，从而保持稳定输出。
图6为本发明实施例提出的所述输出控制状态机441，当单口插入时，可支持高功率的快充输出；当双口插入时，可降低可支持的最大功率，使可能的总输出功率控制在合适的水平，从而满足产品散热和不超过前端供电模块能力的要求。
在状态S0和状态S3下，所述电流源控制模块42关闭所述电流源421，在状态S1和状态S2下，根据产品规格要求，以及所述USB状态检测模块41检测到的所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的状态，控制所述电流源421的开关。
状态S0和状态S3间相互转换，以及状态S1和状态S2间相互转换时，一般需要先控制所述功率转换模块2关闭所述电源端VBUS输出，断开所述差分信号DP/DM/CC连接，待所述快充输出模块3的快充输出协议调整完成后，再开启所述电源端VBUS输出。
在状态S0、状态S1、状态S2、状态S3转换过程中，状态S0和状态S1，状态S2和状态S3之间需要的设备插入和设备拔出转换条件，即是所述第一状态信号USB_STATE1、所述第二状态信号USB_STATE2、所述第三状态信号USB_STATE3经或非逻辑运算后的结果。
本发明实施例提供了一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路，通过连接在所述前端供电模块1和多个所述USB端口(USB端口1-USB端口n)之间的多路USB输出单元(USB输出单元1-USB输出单元n)，以及与每路所述USB输出单元(USB输出单元1-USB输出单元n)均连接的单个第一电阻R1，解决了现有技术中缺乏一种控制策略能够低成本地实现小体积且多口USB输出电路的功率智能分配的问题；本发明实施例通过所述第一电阻R1建立了多路所述USB输出单元(USB输出单元1-USB输出单元n)的联系，也通过所述第一电阻R1实现了自身所述USB端口(USB端口1-USB端口n)输出功率的智能调节，使整个电路适当地控制每个所述USB端口(USB端口1-USB端口n)的最大输出功率的同时，减小了前端供电模块1的体积，降低了成本；另外，本发明实施例提供的电路具有简单、可靠性高、体积小等优点，有利于缩短开发周期、降低多口USB输出设备的成本。
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)

1.一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路，连接在前端供电模块和多个USB端口之间，其特征在于：包括连接在所述前端供电模块和多个所述USB端口之间的多路USB输出单元，还包括与每路所述USB输出单元均连接的单个第一电阻；
所述前端供电模块用于为所述USB输出单元供电；
每一路所述USB输出单元用于根据所述第一电阻检测以及控制与之连接的所述USB端口的输出状态；
所述第一电阻用于指示多个所述USB端口的输出状态。
2.如权利要求1所述的一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路，每一路所述USB输出单元包括两两连接的功率转换模块、快充输出模块与状态指示、检测和控制模块，所述功率转换模块还连接所述前端供电模块，所述快充输出模块与所述状态指示、检测和控制模块还连接对应的一路所述USB端口，其特征在于：所述状态指示、检测和控制模块包括连接在所述USB端口和所述功率转换模块之间并顺序连接的USB状态检测模块、电流源控制模块、检测比较模块以及USB输出控制模块；
所述USB状态检测模块用于检测所述USB端口与外部设备的输出状态，并输出第一逻辑信号；
所述电流源控制模块用于根据所述第一逻辑信号调整所述第一电阻的电压；
所述检测比较模块用于检测并比较与所述电流源控制模块连接的所述第一电阻的电压大小，并输出电压比较信号至所述USB输出控制模块；
所述USB输出控制模块用于生成控制策略。
3.如权利要求2所述的一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路，其特征在于：所述USB状态检测模块包括顺序连接的第二电阻、第三电阻、第四电阻，以及连接在所述第二电阻两端的第一采样器，还包括第一比较器、第二比较器、第一或非门；
所述第二电阻的另一端连接所述USB端口的电源端；所述第四电阻的另一端接地；所述第一采样器的正相输入端连接所述第二电阻与所述USB端口的电源端的共同端，所述第一采样器的反相输入端连接所述第二电阻与所述第三电阻的共同端；
所述第一比较器的正相输入端连接所述第一采样器的输出端，所述第一比较器的反相输入端接入所述第一电压信号，所述第一比较器的输出端与所述第一或非门的第一输入端电连接；
所述第二比较器的正相输入端连接所述第三电阻和所述第四电阻的共同端，所述第二比较器的反相输入端接入所述第二电压信号，所述第二比较器的输出端与所述第一或非门的第二输入端电连接；
所述第一或非门的第三输入端与所述快充输出模块的第一输出端电连接；
所述第一或非门的第四输入端与所述快充输出模块的第二输出端电连接；
所述第一比较器、所述第二比较器将输出端输出的第一状态信号、第二状态信号输入所述第一或非门。
4.如权利要求2所述的一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路，其特征在于：所述电流源控制模块包括电流源、第一MOS管以及反相器，所述反相器包括串联的第二MOS管以及第三MOS管；
所述第一MOS管的漏极与所述电流源的负极连接，所述第一MOS管的源极与所述第一电阻的一端连接，所述第一MOS管的栅极连接所述第二MOS管的漏极和所述第三MOS管的漏极的共同端；所述第一电阻的另一端接地；
所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的漏极与所述第三MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的栅极连接所述第一或非门的输出端；
所述第三MOS管的源极与所述电流源的正极连接，所述第三MOS管的漏极与所述第二MOS管的漏极连接，所述第三MOS管的栅极连接所述第一或非门的输出端。
5.如权利要求4所述的一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路，其特征在于：所述电流源控制模块根据所述第一或非门的输出端输出的所述第一逻辑信号控制所述第一MOS管以及所述电流源的通断。
6.如权利要求2所述的一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路，其特征在于：所述检测比较模块包括第三比较器和第四比较器，所述第三比较器的正相输入端连接所述第一电阻与所述第一MOS管的源极的共同端，所述第三比较器的反相输入端接入所述第三电压信号；
所述第四比较器的正相输入端连接所述第一电阻与所述第一MOS管的源极的共同端，所述第四比较器的反相输入端接入所述第四电压信号。
7.如权利要求6所述的一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路，其特征在于：所述USB输出控制模块包括第二或非门以及输出控制状态机，所述第二或非门的第一输入端与所述第一比较器的输出端电连接，所述第二或非门的第二输入端与所述第二比较器的输出端电连接，所述第二或非门的第三输入端与所述快充输出模块的所述第二输出端电连接，所述第二或非门的输出端与所述输出控制状态机的输入端电连接；所述输出控制状态机的输入端还与所述第三比较器、所述第四比较器的输出端连接；
所述输出控制状态机的输出端连接所述功率转换模块的输入端。
8.如权利要求7所述的一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路，其特征在于：所述第二或非门的输出端将输出的第二逻辑信号输入所述输出控制状态机；所述第三比较器、所述第四比较器的输出端分别将输出的第一电压比较信号、第二电压比较信号输入所述输出控制状态机；
所述输出控制状态机根据接收到的所述第二逻辑信号以及所述第一电压比较信号、所述第二电压比较信号生成所述控制策略。
9.如权利要求8所述的一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路，其特征在于：所述快充输出模块用于检测所述USB端口的差分信号，并根据检测到的所述差分信号分别输出差分状态信号、第三状态信号至所述USB状态检测模块、所述USB输出控制模块；
还用于根据所述控制策略控制调整所述USB端口的快充协议；
所述功率转换模块用于根据所述快充协议以及接收到的所述控制策略控制所述USB端口的输出功率。
10.一种设备，其特征在于：包括权利要求1-9任意一项权利要求所述的一种通过单电阻控制多口USB输出的USB输出电路。
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