CN113010461A - 一种用于供电控制和hdmi转换的电源切换装置及其控制方法 - Google Patents

一种用于供电控制和hdmi转换的电源切换装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置及其控制方法，所述装置包括电源切换开关电路模块，以及分别与电源切换开关电路模块连接的开关驱动电路模块和软启动电路模块；其中，所述电源切换开关电路模块，用于切换从机的对外供电的电源，并防止电源反灌；所述开关驱动电路模块，用于通过使用信号控制从机的电源开关；所述软启动电路模块，用于优化系统起峰电流，以使系统软启动起峰电流符合要求。本发明能够在不改变主从机角色的前提下实现电源主从机切换，从而实现对TYPE C转HDMI模块的供电，并在不增加成本及额外电源的前提下，将TYPE C接口与HDMI接口合二为一，实现对大多数PC的兼容性，使得大多数PC能够连接到外部TYPE C接口的扩展屏。

Description

一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及供电控制及转换技术领域，尤其是涉及一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置及其控制方法。
背景技术
现有PC主机连接到外部TYPE C接口的扩展屏时，一般通过两种方式进行连接，一种是将PC主机的TYPE C接口连接到扩展屏的TYPE C接口；另一种是使用HDMI转TYPE C将PC主机的HDMI接口连接到扩展屏TYPE C接口。
但是，在对现有技术的研究与实践的过程中，本发明的发明人发现，现有的PC主机与外部扩展屏的连接方式缺乏一种二合一的方案，由于有的PC只有HDMI口，而没有TYPE C口，而若没有二合一的方式，会造成使用不便的问题。并且，若使用HDMI转TYPE C的方式，还需要额外对该模块增加电源供电，导致额外增加使用方面的不便利性，而在设计上使用PD协议芯片又会导致成本增加的问题。因此，亟需一种能够解决上述技术缺陷的能够同时用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置及其控制方法，能够在不改变主从机角色的前提下对电源主从机切换控制，从而对TYPE C转HDMI模块进行供电，实现TYPE C口与HDMI口二合一。
为解决上述问题，本申请实施例的第一方面提供了一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置，包括电源切换开关电路模块，以及分别与所述电源切换开关电路模块连接的开关驱动电路模块和软启动电路模块；其中，
所述电源切换开关电路模块，用于切换从机的对外供电的电源，并防止电源反灌；
所述开关驱动电路模块，用于通过使用信号控制所述从机的电源开关；
所述软启动电路模块，用于优化系统起峰电流，以使系统软启动起峰电流符合预设要求。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电源切换装置的第一端接入所述从机的对外供电的电源，所述电源切换装置的第二端与所述从机的TYPE C接口连接；
具体的，所述电源切换装置中的电源切换开关电路模块的第一端接入所述从机的对外供电的电源，所述电源切换装置中的电源切换开关电路模块的第二端与所述从机的TYPE C接口连接。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置，还包括：
主芯片模块，用于通过TYPE C线上的CC脚检测所述从机是否接入TYPE C转HDMI模块，并根据检测的接入结果控制所述电源切换装置的工作。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电源切换装置的第三端与所述主芯片模块连接；具体的，所述电源切换装置中的开关驱动电路模块的第一端与所述主芯片模块连接，所述电源切换装置中的开关驱动电路模块的第二端与所述电源切换开关电路模块的第三端连接。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述软启动电路模块与所述电源切换开关电路模块的第四端连接。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置，还包括：
TYPE C转HDMI模块，用于从机通过安装在TYPE C线上的TYPE C母头转HDMI可选模块连接主机。
本申请实施例的第二方面提供了一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置的控制方法，包括如下步骤：
通过主芯片模块检测从机的TYPE C接口的TYPE C线上的CC脚是否接入TYPE C转HDMI模块；
若是，则通过所述主芯片模块控制接入所述电源切换装置的开关驱动电路模块的电平信号为高电平信号后，通过电源切换开关电路模块控制从机电源对所述TYPE C转HDMI模块供电，以使所述从机通过所述TYPE C转HDMI模块对主机的HDMI接口供电；
若否，则通过所述主芯片模块控制接入所述电源切换装置的开关驱动电路模块的电平信号为低电平信号，通过电源切换开关电路模块断开从机电源对所述TYPE C转HDMI模块的供电，以使所述从机通过TYPE C线与所述主机的TYPE C接口连接。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例提供的一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置及其控制方法，所述装置包括电源切换开关电路模块，以及分别与电源切换开关电路模块连接的开关驱动电路模块和软启动电路模块；其中，所述电源切换开关电路模块，用于切换从机的对外供电的电源，并防止电源反灌；所述开关驱动电路模块，用于通过使用信号控制从机的电源开关；所述软启动电路模块，用于优化系统起峰电流，以使系统软启动起峰电流符合要求。
与现有技术相比，本发明能够在不改变主从机角色的前提下实现电源主从机切换，从而实现对TYPE C转HDMI模块的供电，并在不增加成本及额外电源的前提下，将TYPE C接口与HDMI接口合二为一，实现对大多数PC的兼容性，使得大多数PC能够连接到外部TYPEC接口的从机的扩展屏。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置的结构示意图；
图2为本发明第一实施例提供的一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置的电路示意图；
图3为本发明第一实施例提供的另一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置的结构示意图；
图4为本发明第二实施例提供的一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置的控制方法的流程示意图；
图5为本发明第二实施例提供的主从机连接系统的结构示意图；
图6为本发明第二实施例提供的用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置的控制方法的一种实现方式的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
首先介绍本发明可以提供的应用场景，如提供一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置及其控制方法，能够在不改变主从机角色的前提下对电源主从机角色切换控制，从而对TYPE C转HDMI模块进行供电，实现TYPE C接口与HDMI接口的二合一。
本发明第一实施例：
请参阅图1-3。
如图1所示，本实施例提供了一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置，包括电源切换开关电路模块，以及分别与所述电源切换开关电路模块连接的开关驱动电路模块和软启动电路模块；其中，
所述电源切换开关电路模块，用于切换从机的对外供电的电源，并防止电源反灌；
所述开关驱动电路模块，用于通过使用信号控制所述从机的电源开关；
所述软启动电路模块，用于优化系统起峰电流，以使系统软启动起峰电流符合预设要求。
具体的，电源切换开关模块同时可防止电源反灌，开关驱动电路可以确保使用小信号控制电源开关，软启动模块用于优化系统起峰电流。
在优选的实施例中，所述电源切换装置的第一端接入所述从机的对外供电的电源，所述电源切换装置的第二端与所述从机的TYPE C接口连接；
具体的，所述电源切换装置中的电源切换开关电路模块的第一端接入所述从机的对外供电的电源，所述电源切换装置中的电源切换开关电路模块的第二端与所述从机的TYPE C接口连接。
在具体的实施例中，本实施例提供的一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置包括电源切换开关模块、开关驱动电路和软启动模块。所述电源切换装置包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1。其中，第二MOS关的输出VOUT输出电压用于给TYPE C转HDMI模块供电。
具体的，如图2所示，第一MOS管Q1的漏极与系统电源连接，第一MOS管Q1的源极分别与第一电阻R1的第一端、第一电容C1的第一端和第二MOS管Q2的源极连接，第一MOS管Q1的栅极分别与所述第一电阻R1的第二端、第一电容C1的第二端、第二MOS管Q2的栅极和第二电阻R2的第一端连接，所述第二MOS管Q2的漏极与输出电压端连接，用于给TYPE C转HDMI模块供电；所述第一电阻R1的第二端还分别与所述第二电阻R2的第一端、第一电容C1的第二端和第二MOS管Q2的栅极连接；所述第一电容C1的第二端还分别与所述第二电阻R2的第一端、所述第二MOS管Q2的栅极连接。所述第二电阻R2的第二端与第三MOS管Q3的漏极连接，所述第三MOS管Q3的栅极与主芯片的一端连接，所述第三MOS管Q3的源极接地。
其中，第二电阻R2和第一电容C1之间构成软启动电路，避免瞬间起峰电流过大。第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1的阻值可以根据实际情况另行调整，但是要保证V-G和V-S之间的电压要大于第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的开启电压，软启动起峰电流符合要求。起峰电流的大小根据所使用的电源(VIN)可提供的最大电流来评估，不可大于电源可提供的最大电流。
在优选的实施例中，所述用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置，还包括：
主芯片模块，用于通过TYPE C线上的CC脚检测所述从机是否接入TYPE C转HDMI模块，并根据检测的接入结果控制所述电源切换装置的工作。
在优选的实施例中，所述电源切换装置的第三端与所述主芯片模块连接；具体的，所述电源切换装置中的开关驱动电路模块的第一端与所述主芯片模块连接，所述电源切换装置中的开关驱动电路模块的第二端与所述电源切换开关电路模块的第三端连接。
在优选的实施例中，所述软启动电路模块与所述电源切换开关电路模块的第四端连接。
具体的，如图3所示，主芯片通过TYPE C线连接到从机的TYPE C接口后，主芯片通过TYPE C线上的CC脚(包含CC1和CC2)进行检测是否有TYPE C转HDMI模块接入，从而通过输出的电平信号判断控制电源切换电路装置，其中电源切换电路装置的输出端与所述从机的TYPE C接口连接。
在优选的实施例中，所述用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置，还包括：
TYPE C转HDMI模块，用于从机通过安装在TYPE C线上的TYPE C母头转HDMI可选模块连接主机。
具体的，本实施例将PC的TYPE C接口连接到从机(扩展屏)的TYPE C接口和用HDMI转TYPE C将PC的HDMI接口连接到扩展屏TYPE C接口，这两种方式合并在一起。使用一个连接在TYPE C线上的TYPE C母头转HDMI可选模块来实现合并。而从机本身作为一个扩展屏设备，其TYPE C接口可以根据TYPE C线上的TYPE C母头转HDMI可选模块是否有连接来决定是否对外供电。
本实施例提供的一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置，包括电源切换开关电路模块，以及分别与电源切换开关电路模块连接的开关驱动电路模块和软启动电路模块；其中，所述电源切换开关电路模块，用于切换从机的对外供电的电源，并防止电源反灌；所述开关驱动电路模块，用于通过使用信号控制从机的电源开关；所述软启动电路模块，用于优化系统起峰电流，以使系统软启动起峰电流符合预设要求。
本实施例能够在不改变主从机角色的前提下实现电源主从机切换，从而实现对TYPE C转HDMI模块的供电，并在不增加成本及额外电源的前提下，将TYPE C接口与HDMI接口合二为一，实现对大多数PC的兼容性，使得大多数PC能够连接到外部TYPE C接口的扩展屏。
本发明第二实施例：
请参阅图2-6。
如图4所示，本实施例提供了一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置的控制方法，包括如下步骤：
通过主芯片模块检测从机的TYPE C接口的TYPE C线上的CC脚是否接入TYPE C转HDMI模块；
若是，则通过所述主芯片模块控制接入所述电源切换装置的开关驱动电路模块的电平信号为高电平信号后，通过电源切换开关电路模块控制从机电源对所述TYPE C转HDMI模块供电，以使所述从机通过所述TYPE C转HDMI模块对主机的HDMI接口供电；
若否，则通过所述主芯片模块控制接入所述电源切换装置的开关驱动电路模块的电平信号为低电平信号，通过电源切换开关电路模块断开从机电源对所述TYPE C转HDMI模块的供电，以使所述从机通过TYPE C线与所述主机的TYPE C接口连接。
具体的，如图5所示，MTOUCHII本身作为一个扩展屏设备，始终作为一个从机，PC作为主机。在连接到PC的TYPE C接口的时候，实际就是作为从机，也不对外供电；但是在接上TYPE C转HDMI模块的时候，又要对外供电给HDMI模块供电，即又相当于要作为主机。原本作为TYPE C口，如使用TYPE C标准协议口，则会出现电源输出时，MTOUCHII扩展屏要变成主机对外输出视频信号，这与我们的应用需求相反。虽然现有的方法能够增加PD芯片去切换电源，但会增加成本，因此需要一个电源切换电路，只对电源主从进行切换，不影响数据主从机角色。
在具体的实施例中，如图6所示，首先从机通过TYPE C线上CC脚检测是否有接入转HDMI模块，若否，则通过电源切换装置控制从机的TYPE C口不对外供电，仅仅通过TYPE C线与PC主机的TYPE C口进行数据传输连接；若检测有接入转HDMI模块，则通过电源切换装置控制从机的TYPE C口对外供电，通过TYPE C线和HDMI模块连接PC主机的HDMI接口进行供电连接。
具体的，本实施例提供的电路原理如下：如图3所示，TYPE C线连接到MTOUCHII的TYPE C接口后，主芯片通过TYPE C线上的CC脚(包含CC1和CC2)进行检测是否有TYPE C转HDMI模块接入。从而判断控制电源切换电路。由于第一MOS管Q1本身的体二极管存在，第一MOS管Q1的S极，也即第二MOS管Q2的S极都有VIN经过二极管过来的电压存在,为V-S。
如图2所示，当检测到接入的时候，主芯片控制V_CTR为高电平，此时第三MOS管Q3打开，第二电阻R2下拉到GND，V-S经过第一电阻R1和第二电阻R2分压得到V-G。V-G和V-S之间的电压要大于第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的开启电压，此时第一MOS管Q1和第二MOS管Q2都导通，VIN经过两个导通的MOS管输出VOUT。第二电阻R2和第一电容C1之间构成软启动电路，避免瞬间起峰电流过大。第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1的阻值可以根据实际情况另行调整，但是要保证V-G和V-S之间的电压要大于第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的开启电压，软启动起峰电流符合要求。起峰电流的大小根据所使用的的电源(VIN)可提供的最大电流来评估，不可大于电源可提供的最大电流。
当没有检测到接入的时候，主芯片控制V_CTR为低电平，此时第三MOS管Q3关闭，第二电阻R2悬空，V-S经过第一电阻R1没有电流，与V-G等电位。V-G和V-S之间的电压小于第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的开启电压，此时第一MOS管Q1和第二MOS管Q2都关闭，PC输出的VOUT经过第二MOS管Q2的体二极管到达VS，无法经过第一MOS管Q1到达系统电源VIN，因此不会影响系统，从而防止了电源反灌。
本实施例能够在不改变主从机角色的前提下实现电源主从机切换，从而实现对TYPE C转HDMI模块的供电，并在不增加成本及额外电源的前提下，将TYPE C接口与HDMI接口合二为一，实现对大多数PC的兼容性，使得大多数PC能够连接到外部TYPE C接口的扩展屏。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述模块的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

Claims (7)

1.一种用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置，其特征在于，包括电源切换开关电路模块，以及分别与所述电源切换开关电路模块连接的开关驱动电路模块和软启动电路模块；其中，
所述电源切换开关电路模块，用于切换从机的对外供电的电源，并防止电源反灌；
所述开关驱动电路模块，用于通过使用信号控制所述从机的电源开关；
所述软启动电路模块，用于优化系统起峰电流，以使系统软启动起峰电流符合预设要求。
2.根据权利要求1所述的用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置，其特征在于，所述电源切换装置的第一端接入所述从机的对外供电的电源，所述电源切换装置的第二端与所述从机的TYPE C接口连接；
具体的，所述电源切换装置中的电源切换开关电路模块的第一端接入所述从机的对外供电的电源，所述电源切换装置中的电源切换开关电路模块的第二端与所述从机的TYPE C接口连接。
3.根据权利要求1所述的用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置，其特征在于，还包括：
主芯片模块，用于通过TYPE C线上的CC脚检测所述从机是否接入TYPE C转HDMI模块，并根据检测的接入结果控制所述电源切换装置的工作。
4.根据权利要求3所述的用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置，其特征在于，所述电源切换装置的第三端与所述主芯片模块连接；具体的，所述电源切换装置中的开关驱动电路模块的第一端与所述主芯片模块连接，所述电源切换装置中的开关驱动电路模块的第二端与所述电源切换开关电路模块的第三端连接。
5.根据权利要求1所述的用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置，其特征在于，所述软启动电路模块与电源切换开关电路模块的第四端连接。
6.根据权利要求1所述的用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置，其特征在于，还包括：
TYPE C转HDMI模块，用于从机通过安装在TYPE C线上的TYPE C母头转HDMI可选模块连接主机。
7.一种如权利要求1至6任一所述的用于供电控制和HDMI转换的电源切换装置的控制方法，其特征在于，至少包括如下步骤：
通过主芯片模块检测从机的TYPE C接口的TYPE C线上的CC脚是否接入TYPE C转HDMI模块；
若是，则通过所述主芯片模块控制接入所述电源切换装置的开关驱动电路模块的电平信号为高电平信号后，通过电源切换开关电路模块控制从机电源对所述TYPE C转HDMI模块供电，以使所述从机通过所述TYPE C转HDMI模块对主机的HDMI接口供电；
若否，则通过所述主芯片模块控制接入所述电源切换装置的开关驱动电路模块的电平信号为低电平信号，通过电源切换开关电路模块断开从机电源对所述TYPE C转HDMI模块的供电，以使所述从机通过TYPE C线与所述主机的TYPE C接口连接。
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