CN201662766U - 一种usb供电系统及usb接口 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提出了一种USB供电系统及USB接口，属于电子技术领域。本实用新型实施例通过在数据传输总线上设置检测电路和控制电路，并在应用于对应的USB接口时将供电总线与数据传输总线导通以输出高电平，以使所述控制电路控制用电电路是否与供电总线导通。本实用新型实施例只有在两个相对应的USB接口连接时才为用电电路进行供电。本实用新型实施例结构简单，对于现有的制造工艺不需进行大规模改进，即可实现防误插。以防止产品因误插导致异常损坏，提供产品质量及安全保证、客户使用满意度，有效减少产品返修率及返修成本。

Description

一种USB供电系统及USB接口

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种USB供电系统及USB接口。

背景技术

通信终端的供电插口有很多种，且不同终端的功耗等级也不一致，导致终端电源规格有很大区别，以防止不同电压的插口之间产生误插导致损坏终端设备。例如，采用USB插口的都是采5V的电压。现有的USB接口包括USB插座和USB插头，USB插头插接在USB插座内。USB插头和USB插座都具有四路总线，分别是供电总线VBUS、数据传输总线D+和D-、接地总线GND。其中VBUS用于为USB设备供电，数据传输总线D+和D-用于与USB设备传输数据，接地总线GND用于为USB设备提供接地。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

即使都是采用5V电压USB插头的终端产品，由于产品的功耗不相同，其工作电流也不相同。但由于USB接口的电路结构和物理结构都是相同的，这样当功耗大的USB插头插入供电能力较弱的设备上时，会由于USB接口供电不足造成系统崩溃。

例如，便携式计算机等设备的供电能力较弱，如果使用者将大功率设备的USB插头插入便携式计算机等设备的USB插座内时，会造成便携式计算机的USB接口供电不足，导致计算机死机或重启。

实用新型内容

为了解决现有技术中采用USB插头的大功率终端产品容易产生误插，会导致供电能力较低的便携式计算机等设备USB接口供电不足而死机或重启的问题，本实用新型实施例提出了一种USB供电系统及USB接口。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提出了一种USB供电系统，包括相适配的第一USB接口和第二USB接口，以及供电电路、用电电路；所述第一USB接口电连接所述供电电路，所述第二USB接口电连接所述用电电路；所述第一USB接口和所述第二USB接口分别包括供电总线、第一数据传输总线、第二数据传输总线、接地总线；

还包括检测电路及控制电路，

所述检测电路电连接所述第二USB接口的第一数据传输总线，用于检测所述第一数据传输总线的电平，并根据所述第一数据传输总线的电平，向所述控制电路发送控制信号；

所述控制电路串联所述第二USB接口的供电电路及所述用电电路，并电连接所述检测电路；用于根据检测电路发送的控制信号，将所述第二USB接口的供电总线与所述用电电路导通/断开；

还包括连接机构，当所述第一USB接口与所述第二USB接口插接导通时，所述连接机构将所述第一USB接口的供电总线与所述第二USB接口的第一数据传输总线导通，以向所述检测电路发送高电平信号。

同时，本实用新型实施例还提出了一种USB接口，所述USB接口电连接用电电路，所述USB接口包括供电总线、第一数据传输总线、第二数据传输总线、接地总线；

还包括检测电路及控制电路，

所述检测电路电连接所述第一数据传输总线，用于检测所述第一数据传输总线，并根据所述第一数据传输总线的电平，向所述控制电路发送控制信号；

所述控制电路分别电连接所述检测电路、供电总线，并电连接用电电路；用于根据检测电路的控制信号，将所述供电总线与所述用电电路导通/断开；

其中，所述供电总线电连接所述第一数据传输总线；所述检测电路电连接所述第二数据传输总线；

或，

所述第一数据传输总线电连接所述检测电路。

同时，本实用新型实施例还提出了一种USB接口，所述USB接口电连接供电电路，所述USB接口包括供电总线、第一数据传输总线、第二数据传输总线、接地总线；

其特征在于，

所述第一数据传输总线及第二数据传输总线通过短路电阻导通；

或

所述供电总线电连接所述第一据传输总线。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：本实用新型实施例提出了一种USB供电系统及USB接口。本实用新型实施例通过在数据传输总线上设置检测电路和控制电路，以控制用电电路是否与供电总线导通。这样可以使得两种USB接口一一对应，只有在相对应的USB接口连接时才为用电电路进行供电。这样，本实用新型实施例提出的USB接口的用电设备误插入普通供电设备时，该普通供电设备并不对该用电设备供电。同时，本实用新型实施例结构简单，对于现有的制造工艺不需进行大规模改进，即可实现防误插。奔实用新型实施例能够防止产品因误插导致异常损坏，提供产品质量及安全保证、提升客户使用满意度，有效减少产品返修率及返修成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型第三实施例的USB供电系统的结构示意图；

图2是本实用新型第四实施例的USB供电系统的结构示意图；

图3是本实用新型第五实施例的USB供电系统的结构示意图；

图4是本实用新型第六实施例的USB供电系统的结构示意图；

图5是本实用新型第三实施例的具体电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

本实用新型第一实施例提出了一种USB供电系统，包括用电电路、供电电路，以及相适配的第一USB接口和第二USB接口，第一USB接口电连接供电电路，第二USB接口电连接用电电路；第一USB接口和第二USB接口分别包括供电总线、第一数据传输总线、第二数据传输总线、接地总线；

还包括检测电路及控制电路，

检测电路电连接第二USB接口的第一数据传输总线，用于检测第一数据传输总线的电平，并根据第一数据传输总线的电平，向控制电路发送控制信号；

控制电路串联第二USB接口的供电总线及用电电路，并电连接检测电路；用于根据检测电路的控制信号，将第二USB接口的供电总线与用电电路导通/断开；

还包括连接机构，当第一USB接口与第二USB接口插接导通时，连接机构将第一USB接口的供电总线与第二USB接口的第一数据传输总线导通，以向检测电路发送高电平信号。

本实用新型第一实施例提出了一种USB供电系统，通过对现有USB供电系统的两个USB接口的结构都做出了改变，以使这两种USB接口只有在同时使用时，供电电路才能够为用电电路供电。而第二USB接口插入到普通的便携式电脑或其他供电能力较低的设备时，由于这些设备无法在第一数据传输总线发出高电平信号，因此无法激活控制电路，不为用电电路进行供电。这样就可以有效的防止USB用电电路误插。以防止产品因误插导致异常损坏，提供产品质量及安全保证、客户使用满意度，有效减少产品返修率及返修成本。

实施例2

本实用新型第二实施例是在第一实施例的基础上改进而来，即连接机构和用于连接检测电路的第一数据传输总线，都可以包括两种方式。

连接机构的方式可以为两种：

第一种方式是：

第一USB接口的第一数据传输总线及第二数据传输总线通过短路电阻导通；

检测电路电连接第一数据传输总线；第二USB接口的供电总线电连接第二数据传输总线。

第二种方式是：

第一USB接口的第一数据传输总线电连接供电总线；

第二USB接口的第一数据传输总线电连接检测电路。

第一数据传输总线也可以为两种：

第一种方式是：

第一数据传输总线为D+总线，第二数据传输总线为D-总线。

第二种方式是：

第一数据传输总线为D-总线，第二数据传输总线为D+总线。

本实用新型实施例提出了两种连接方式和两种数据传输总线，这样可以交叉使用，形成至少四种不同规格的USB供电系统。这样可以在防止连接有USB供电设备的第二USB接口与便携计算机及其他设备之间发生误插的问题，同样可以防止各种连接有USB供电设备的第二USB接口与不同的第一USB接口之间误插的问题。由于第一USB接口可以作为一个专门的电源适配器，在与不同的USB设备连接时同样会产生误插问题。本实用新型提出的多种结构，也可以防止他们之间的误插。

下面针对第二实施例中提出的这几种情况分别进行具体说明。

实施例3

本实用新型第三实施例，是采用了第二优选实施例中的一种连接方式。即；第一数据传输总线为D+总线，第二数据传输总线为D-总线。且连接机构采用第一种方式。本实施例的结构如图1所示，包括：

相适配的第一USB接口1和第二USB接口2，第一USB接口1电连接供电电路11，第二USB接口2电连接用电电路21。第一USB接口1包括供电总线VBUS、第一数据传输总线D+、第二数据传输总线D-、接地总线GND。第二USB接口2也包括供电总线VBUS、第一数据传输总线D+、第二数据传输总线D-、接地总线GND。

如图1所示，还包括检测电路22及控制电路23，

检测电路22电连接第二USB接口2的第一数据传输总线D+，用于检测第一数据传输总线D+；并根据第一数据传输总线D+的电平，向控制电路23发送控制信号。例如，当检测电路22检测到第一数据传输总线D+上为高电平时，则发出控制信号，使控制电路23将用电电路与第二USB接口2的供电总线VBUS导通。当检测电路22检测到第一数据传输总线D+上为低电平时，则发出控制信号，使控制电路23将用电电路与第二USB接口2的供电总线VBUS断开。

控制电路23分别电连接检测电路33、第二USB接口2的供电总线VBUS，并电连接用电电路21；用于根据检测电路23的控制信号，将第二USB接口2的供电总线VBUS与用电电路21导通/断开。

如图1所示，第一USB接口1的第一数据传输总线D+及第二数据传输总线D-通过短路电阻12导通；检测电路22电连接第二USB接口2的第一数据传输总线D+；第二USB接口2的供电总线VBUS电连接第二数据传输总线D-。

此时，供电电路11的输入电流经由第一USB接口1的供电总线VBUS、第二USB接口2的供电总线VBUS、第二USB接口2的第二数据传输总线D-、第一USB接口1的第二数据传输总线D-、短路电阻12、第一USB接口1的第一数据传输总线D+、第一USB接口2的数据传输总线D+，到达检测电路22。此时检测电路22为高电平，说明第二USB接口2已经插入了与其相适配的第一USB接口1内，可以开始为供电电路21供电。此时检测电路22则向控制电路23发送控制信号，是控制电路23将第二USB接口1供电总线VBUS与用电电路23导通，输入电流从第一USB接口1的供电总线VBUS、第二USB接口2的供电总线VBUS进入供电电路，开始供电。

而当第二USB接口2误插入其他USB接口时，则检测电路22为低电平，此时控制电路23将第二USB接口1供电总线VBUS与用电电路23断开。

本实用新型第三实施例提出了一种具体的USB供电系统的第一USB接口和第二USB接口的电路形式。本实用新型实施例通过将数据传输总线中的D+总线作为第一数据传输总线，并以第一USB接口的D+总线及D-总线通过短路电阻导通，这样就可以形成回路，使得检测电路能够检测到持续的高电平，为用电电路供电。这种方式结构简单，对于现有的制造工艺不需进行大规模改进，即可实现防误插。以防止产品因误插导致异常损坏，提供产品质量及安全保证、客户使用满意度，有效减少产品返修率及返修成本。

实施例4

本实用新型第四实施例，是采用了第二优选实施例中的另一种连接方式。即：可以是第一数据传输总线为D-总线，第二数据传输总线为D+总线。且连接机构采用第一种方式。则其结构可以为如图2所示。

本实用新型第四优选实施例与第三优选实施例的区别在于：第三优选实施例是将检测电路22、控制电路23连接在D+总线上，将供电总线VBUS与D-总线连接。而第四优选实施例，如图2所示，是将检测电路22、控制电路23连接在D-总线上，将供电总线VBUS与D+总线连接。

其他原理与第三实施例类似，在此不再复述。

本实用新型第四实施例提出了一种具体的USB供电系统的第一USB接口和第二USB接口的电路形式。本实用新型实施例通过将数据传输总线中的D-总线作为第一数据传输总线，并以第一USB接口的D+总线及D-总线通过短路电阻导通，这样就可以形成回路，使得检测电路能够检测到持续的高电平，为用电电路供电。这种方式结构简单，对于现有的制造工艺不需进行大规模改进，即可实现防误插。以防止产品因误插导致异常损坏，提供产品质量及安全保证、客户使用满意度，有效减少产品返修率及返修成本。

实施例5

本实用新型第五实施例，是采用了第二优选实施例中的又一种连接方式。即；第一数据传输总线为D+总线，第二数据传输总线为D-总线。且连接机构采用第二种方式。本实施例的结构如图3所示，包括：

相适配的第一USB接口1和第二USB接口2，第一USB接口1电连接供电电路11，第二USB接口2电连接用电电路21。第一USB接口1包括供电总线VBUS、第一数据传输总线D+、第二数据传输总线D-、接地总线GND。第二USB接口2也包括供电总线VBUS、第一数据传输总线D+、第二数据传输总线D-、接地总线GND。

如图3所示，还包括检测电路22及控制电路23，

检测电路22电连接第二USB接口2的第一数据传输总线D+，用于检测第一数据传输总线D+；并根据第一数据传输总线D+的电平，向控制电路23发送控制信号。例如，当检测电路22检测到第一数据传输总线D+上为高电平时，则发出控制信号，使控制电路23将用电电路与第二USB接口2的供电总线VBUS导通。当检测电路22检测到第一数据传输总线D+上为低电平时，则发出控制信号，使控制电路23将用电电路与第二USB接口2的供电总线V控制电路23分别电连接检测电路33、第二USB接口2的供电总线VBUS，并电连接用BUS断开。

电电路21；用于根据检测电路23的控制信号，将第二USB接口2的供电总线VBUS与用电电路21导通/断开。

如图3所示，第一USB接口1的第一数据传输总线D+电连接供电总线VBUS；第二USB接口2的第一数据传输总线D+电连接检测电路22。

此时，供电电路11的输入电流经由第一USB接口1的供电总线VBUS、第一USB接口1第一数据传输总线D+、第二USB接口2第一数据传输总线D+，到达检测电路22。此时检测电路22为高电平，说明第二USB接口2已经插入了与其相适配的第一USB接口1内，可以开始为供电电路21供电。此时检测电路22则向控制电路23发送控制信号，是控制电路23将第二USB接口1供电总线VBUS与用电电路23导通，输入电流从第一USB接口1的供电总线VBUS、第二USB接口2的供电总线VBUS进入供电电路，开始供电。

而当第二USB接口2误插入其他USB接口时，则检测电路22为低电平，此时控制电路23将第二USB接口1供电总线VBUS与用电电路23断开。

本实用新型第五实施例提出了一种具体的USB供电系统的第一USB接口和第二USB接口的电路形式。本实用新型实施例通过将数据传输总线中的D+总线作为第一数据传输总线，并以第一USB接口的D+总线与VBUS总线导通，这样就可以形成回路，使得检测电路能够检测到持续的高电平，为用电电路供电。这种方式结构简单，对于现有的制造工艺不需进行大规模改进，即可实现防误插。以防止产品因误插导致异常损坏，提供产品质量及安全保证、客户使用满意度，有效减少产品返修率及返修成本。

实施例6

本实用新型第六实施例，是采用了第二优选实施例中的再一种连接方式。即：可以是第一数据传输总线为D-总线，第二数据传输总线为D+总线。且连接机构采用第二种方式。则其结构可以为如图4所示。

本实用新型第六优选实施例与第五优选实施例的区别在于：前述的第五优选实施例是将检测电路22、控制电路23连接在D+总线上，将供电总线VBUS与D+总线连接。而第六优选实施例，如图4所示，是将检测电路22、控制电路23连接在D-总线上，将供电总线VBUS与D-总线连接。

其他原理与第五实施例类似，在此不再复述。

本实用新型第六实施例提出了一种具体的USB供电系统的第一USB接口和第二USB接口的电路形式。本实用新型实施例通过将数据传输总线中的-总线作为第一数据传输总线，并以第一USB接口的D-总线与VBUS总线导通，这样就可以形成回路，使得检测电路能够检测到持续的高电平，为用电电路供电。这种方式结构简单，对于现有的制造工艺不需进行大规模改进，即可实现防误插。以防止产品因误插导致异常损坏，提供产品质量及安全保证、客户使用满意度，有效减少产品返修率及返修成本。

实施例7

本实用新型第7优选实施例提出了一种USB接口，USB接口电连接用电电路，USB接口包括供电总线、第一数据传输总线、第二数据传输总线、接地总线；

其特征在于，还包括检测电路及控制电路，

检测电路电连接第一数据传输总线，用于检测第一数据传输总线，并根据第一数据传输总线的电平，向控制电路发送控制信号；

控制电路分别电连接检测电路、供电总线，并电连接用电电路；用于根据检测电路的控制信号，将接口的供电总线与用电电路导通/断开；

其中，供电总线电连接第一数据传输总线；检测电路电连接第二数据传输总线；

或，

第一数据传输总线电连接检测电路。

本实用新型的第七实施例，相当于前述的第一至第6实施例中的第二USB接口。第七实施例的结构图也可以参考图1至图4的第二USB接口的结构图。采用这种结构的USB接口，只有在其与相适配的USB接口连接时，才可以从第一传输总线上接收到高电平，从而将供电总线与用电电路导通，为用电电路供电。而当USB接头插入到普通的便携式电脑或其他供电能力较低的设备时，由于这些设备无法在第一数据传输总线发出高电平信号，因此无法激活控制电路，不为用电电路进行供电。这样就可以有效的防止USB用电电路误插。

实施例8

本实用新型的第八实施例是在第七实施例的基础上改进而来。即，第一数据传输总线为D+总线，第二数据传输总线为D-总线；或第一数据传输总线为D-总线，第二数据传输总线为D+总线。

本实用新型的第八实施例，相当于前述的第一至第六实施例中的第二USB接口。第八实施例的结构图也可以参考图1至图4的第二USB接口的结构图。

实施例9

本实用新型第九实施例提出了一种USB接口，与前述的第七、第八优选实施例配合使用。USB接口电连接供电电路，USB接口包括供电总线、第一数据传输总线、第二数据传输总线、接地总线；

第一数据传输总线及第二数据传输总线通过短路电阻12导通；

或

供电总线电连接第一据传输总线。

本实用新型的第八实施例提出的USB接口，相当于前述的第一至第六实施例中的第一USB接口。该USB接口点连接有供电电路，可以做成一个单独的电源适配器。该电源适配器专用于第七和第八实施例的USB接口的用电电路进行供电。这样可以使得第七和第八实施例的USB接口只用应用在本实施例提出的USB接口上时才可以使用，这样就可以有效的防止USB用电电路误插。

实施例10

本实用新型第十实施例是在第七实施例的基础上改进而来。即，第一数据传输总线为D+总线，第二数据传输总线为D-总线；或第一数据传输总线为D-总线，第二数据传输总线为D+总线。

本实用新型第十优选实施例提出的USB接口，相当于前述的第一至第六实施例中的第一USB接口。

在上述每一实施例中，可以在供电电路与检测电路之间设置一个分压电阻3，以使5V输入电压在到达检测电路时被分压为3.3V。

在上述的实施例中，检测电路用于检测第一数据传输总线上的电平，并根据高电平或低电平发出控制信号。控制电路用于根据检测电路的控制信号，并控制用电电路是否与供电总线VBUS导通。

下面根据一个具体的检测电路、控制电路的实例，对本实用新型实施例做进一步说明。以实施例3为例，其电路图可以具体为如图5所示。

第二USB接口2与第一USB接口1连接，第一USB接口1可以为一专用电源适配器。第二USB接口2的D-总线上经分压电阻3分压后，电压为3.3V。此时D+总线上的电压也为3.3V。则在检测电路的三极管Q1501的B极上能检测到持续的高电平信号，Q1501导通，C极为低电平。此时，控制电路的CMOS管Q1503在检测到三极管Q1501的C的低电平时，使供电总线VBUS与用电电路导通，此时VDD5.0_BCM电压等于VDD5.0，用电电路正常上电。

同样，在上述每一实施例中，都可以采用图5中所示的控制电路和检测电路。当然，也可以采用其他形式的控制电路和检测电路，上述仅为举例说明，本实用新型实施例并不以此为限。

通过上述的本实用新型实施例可以看出，本实用新型实施例提出了一种USB供电系统，通过对现有USB供电系统的两个USB接口的结构都做出了改变，以使这两种USB接口只有在同时使用时，供电电路才能够为用电电路供电。而第二USB接头插入到普通的便携式电脑或其他供电能力较低的设备时，由于这些设备无法在第一数据传输总线发出高电平信号，因此无法激活控制电路，不为用电电路进行供电。这样就可以有效的防止USB用电电路误插。同时，本实用新型实施例还提出了两种USB接口，即分别相当于上述供电系统的第一USB接口和第二USB接口。本实用新型实施例提出的两种USB接口，分别可以解决现有技术中的USB接口容易发生误插的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种USB供电系统，包括相适配的第一USB接口和第二USB接口，以及供电电路、用电电路；所述第一USB接口电连接所述供电电路，所述第二USB接口电连接所述用电电路；所述第一USB接口和所述第二USB接口分别包括供电总线、第一数据传输总线、第二数据传输总线、接地总线；

其特征在于，

还包括检测电路及控制电路，

所述检测电路电连接所述第二USB接口的第一数据传输总线，用于检测所述第一数据传输总线的电平，并根据所述第一数据传输总线的电平，向所述控制电路发送控制信号；

所述控制电路串联所述第二USB接口的供电电路及所述用电电路，并电连接所述检测电路；用于根据检测电路发送的控制信号，将所述第二USB接口的供电总线与所述用电电路导通/断开；

还包括连接机构，当所述第一USB接口与所述第二USB接口插接导通时，所述连接机构将所述第一USB接口的供电总线与所述第二USB接口的第一数据传输总线导通，以向所述检测电路发送高电平信号。

2.根据权利要求1所述的USB供电系统，其特征在于，所述连接机构具体为：

所述第一USB接口的第一数据传输总线及第二数据传输总线通过短路电阻导通；

所述检测电路电连接所述第二USB接口的第一数据传输总线；所述第二USB接口的供电总线电连接所述第二USB接口的第二数据传输总线。

3.根据权利要求1所述的USB供电系统，其特征在于，所述连接机构具体为：

所述第一USB接口的第一数据传输总线电连接供电总线；

所述第二USB接口的第一数据传输总线电连接所述检测电路。

4.根据权利要求1或2或3所述的USB供电系统，其特征在于，所述第一数据传输总线为D+总线，所述第二数据传输总线为D-总线；或所述第一数据传输总线为D-总线，所述第二数据传输总线为D+总线。

5.一种USB接口，所述USB接口电连接用电电路，所述USB接口包括供电总线、第一数据传输总线、第二数据传输总线、接地总线；

其特征在于，还包括检测电路及控制电路， 

所述检测电路电连接所述第一数据传输总线，用于检测所述第一数据传输总线，并根据所述第一数据传输总线的电平，向所述控制电路发送控制信号；

所述控制电路分别电连接所述检测电路、供电总线，并电连接用电电路；用于根据检测电路的控制信号，将所述供电总线与所述用电电路导通/断开；

其中，所述供电总线电连接所述第一数据传输总线；所述检测电路电连接所述第二数据传输总线；

或，

所述第一数据传输总线电连接所述检测电路。

6.根据权利要求5所述的USB接口，其特征在于，所述第一数据传输总线为D+总线，所述第二数据传输总线为D-总线；或所述第一数据传输总线为D-总线，所述第二数据传输总线为D+总线。

7.一种USB接口，所述USB接口电连接供电电路，所述USB接口包括供电总线、第一数据传输总线、第二数据传输总线、接地总线；

其特征在于，

所述第一数据传输总线及第二数据传输总线通过短路电阻导通；

或

所述供电总线电连接所述第一据传输总线。

8.根据权利要求7所述的USB接口，其特征在于，所述第一数据传输总线为D+总线，所述第二数据传输总线为D-总线；或所述第一数据传输总线为D-总线，所述第二数据传输总线为D+总线。 

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